第1章工程材料的主要性能
3、焊接性能 材料用一般焊接方法焊成优良接头的难
易程度。
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焊接示范
焊接容 器
第1章工程材料的主要性能
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/25
第1章工程材料的主要性能
•（3）抗拉强度σs •拉伸试验时试样拉断过程中最大 试验力所对应的应力。
•σb= Fm/S0 (MPa)
•当 外 加 应 力 大 于 材 料 的 抗 拉 强 度时，材料发生断裂现象
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第1章工程材料的主要性能
强 度(strength)
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第1章工程材料的主要性能
3.塑性(plasticity)
• 动载时材料的力学性能 • 冲击韧性（αKU） • 疲劳强度
• 高温力学性能（蠕变、其它力学性能）
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第1章工程材料的主要性能
• 静载时材料的力学性能
•
金属的拉伸试验试样和试验方法，新标准为GB/T 228-
2002《金属材料室温拉伸试验方法》，旧标准为GB 6397-86
《金属拉伸试验试样》和GB 228-87《金属拉伸试验方法》。
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•标准拉伸试样和实验方法
第1章工程材料的主要性能
强 度(strength)
•材料在外力的作用下将 发生形状和尺寸变化， 称为变形。 •外力去处后能够恢复的 变形称为弹性变形。 •外力去处后不能恢复的 变形称为塑性变形。
•金属变形的三个阶段： •ⅰ）弹性变形 •ⅱ）弹－塑性变形 •ⅲ）断裂
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第1章工程材料的主要性能
•应力—应变曲线
•塑
性
•F •屈
变 形
服 •s
•弹
•e
性
变
形 •O
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•Fs •Fb
•断 裂
•b
•k
•缩 颈
•L
第1章工程材料的主要性能
强 度(strength)
• 1、强度 • 材料抵抗塑性变形和断
裂 • 的能力 • 2、强度的指标
• (1)弹性极限σe
材料在外力作用下产生塑性变 形而不断裂的能力。 （1）伸长率（specific
elongation）
（2）断面收缩(percentage reduction in area)
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第1章工程材料的主要性能
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
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•
•塑性的技术意义： •（1）塑性良好是金属 进行压力加工的必要条 件； •（2）塑性良好是材料 安全使用的标志
• 材料由弹性变形过渡 到
• 塑性变形的应力
• σe = Fe/S0 (MPa)
• 当外加的应力超过弹 性
• 极限以后，材料便开 始
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第1章工程材料的主要性能
强 度(strength)
•（2）屈服强度σs •把在外力不增加（出现平台） 仍能继续伸长时的应力称为屈 服点或屈服强度。
•σs = Fc/S0 (MPa)
•
ak=（Ak/FN）kgf·m/cm2= （Ak/FN）J/cm2
• 金属在常温下的冲击试验较为简便易行，其冲击韧性对材 料的冶金质量﹑宏观缺陷﹑显微组织等十分敏感。它表示材料抵 抗冲击载荷而不被破坏的能力
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第1章工程材料的主要性能
5、冲击韧性(toughness )
•冲击试验机
•试样冲断时所消耗的冲击功Ak为: •αK＝Ak/FN •Ak=(GH1-GH2) •单位：J 或 kg．m
第1章工程材料的主要性 能
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2020/11/25
第1章工程材料的主要性能
•1.金属材料的性能
金属材料的性能——用来表征材料在给定外界条件下的行为参量。 两个方面： （1）使用性能——包括力学、物理、化学等方面的性能。
金属的力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的力学行 为，宏观上一般表现为金属的变形和断裂。
• 根据金属材料软硬程度不一，可选 用不同的压头和载荷配合使用，测得的 硬度值分别用不同的符号来表示。
•式中K为常数，用金刚石圆锥压头时，K=
0.2mm；用淬火钢球压头时，K= 0.26 mm。 •洛氏硬度试验原理示意图
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第1章工程材料主要性能
• 静载时材料的力学性能
• 采用不同的压头和总载荷组合作试验时，得到几种不同的 洛氏硬度标度。其中最常用的是HRA﹑HRB和HRC三种
• 试验规范：
• 压头材料： 136°金刚石四棱锥 • 标准压力：<100kgf
• 适用材料：软硬金属、 陶瓷材料
• 用HV表示
•维氏硬度广泛用来测定金属薄镀层或化学热处理后表面层的硬 度，以及较小工件的硬度试验。
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第1章工程材料的主要性能
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第1章工程材料的主要性能
• 动载时材料的力学性能
常用力学性能指标包括强度、硬度、塑性、韧性、耐磨性和缺 口敏感性等。 （2）工艺性能——反应金属材料在被制成各种零件、构件和工具 的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能，主要包括铸造、压 力加工、焊接、切削加工、热处理等方面的性能。
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第1章工程材料的主要性能
金属材料的力学性能
• 静载时材料的力学性能 • 静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性） • 硬度（布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度）
淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢
•洛氏硬度试验法
•优点：操作迅速简便，压痕较小，可在工件表面或较薄的
•
金属上进行试验。
•缺点：压痕较小，对组织比较粗大且不均匀的材料，测得
•
的硬度值重复性差，分散度大，另不同的标度测定
•
的硬度值不能直接进行比较。
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第1章工程材料的主要性能
维氏硬度（HV）
• 适用材料：未淬火钢、铸铁、有色金属
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第1章工程材料的主要性能
• 静载时材料的力学性能
•布氏硬度（HBW）
• 布氏硬度测量，适用于未经淬火钢、铸铁、有色金属及质 地较软的轴承合金等材料。由于布氏硬度试验是所有硬度试验 中压痕最大的一种试验方法，试验力最大达3000kgf,压痕不受 试样显微组织偏析、晶粒粗大及成分不均匀的影响，能综合反 映出材料的硬度性能，能最准确地反映出铸铁、铸钢、锻材等 粗大晶粒材料的真实硬度。是一种高精度的硬度试验方法，克 服了一般便携硬度计（如里氏硬度计）换算比对，误差很大的 缺点。在冶金、锻造、铸造、未经淬火钢及有色金属等工业领 域内广泛使用。
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第1章工程材料的主要性能
1.3.工艺性能 1、铸造性能 材料用铸造方法制成优良
性能铸件的难易程度。
汽缸体铸 件
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•铸 造 成形端盖铸件
第1章工程材料的主要性能
•2、塑性成形性能
• 材料用压力加工方法加工或成型的难易程度。
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锻造
冲
压
锻件
•锻压成 形
冲压件
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第1章工程材料的主要性能
•4.硬度 ( hardness )
材料抵抗局部塑性变形 的能力
硬度影响材料的切削加工 性能、零件的耐磨性和使 用性能
测试方法：压入法 主要采用两种硬度指标量： 布氏硬度和洛氏硬度。
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•布氏硬度计
第1章工程材料的主要性能
布氏硬度（HB）
• 试验规范： • 压头材料：淬火钢球或硬质 合金球 • 压头直径：10、5、2.5、1mm • 标准压力：一定压力(3000kgf)
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第1章工程材料的主要性能
• 静载时材料的力学性能
•洛氏硬度
•洛氏硬度试验法是目前生产检验中应用最广泛的硬度试验方法。 •洛氏硬度试验原理与布氏硬度不同，它是用一个顶角为120˚的金刚 石圆锥体或直径为1.588 mm的淬火钢球为压头，用初始载荷F1和主 载荷F2两次将压头压入被测材料表面，经规定的保持时间后卸除主 载荷F2，测量压痕深度，并经过计算得出硬度值。
•1 •2
•n
•-1
•钢铁材料：107 次
•非铁合金：108 次
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•N1•N2•Nn
•Nc
•N
•疲劳曲线
第1章工程材料的主要性能
•1.2. 物理、化学性能
• 物理性能
•导电性 •导热性 •耐热性 •磁性 •热膨胀性 •相对密度 •熔点
•…
•化学性能
•耐蚀性 •耐候性 •高温抗氧化性
•…
6.疲劳强度 材料在交变载荷应力反复作用下不致断裂的能力.
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•疲劳试验原理示意图
第1章工程材料的主要性能
• 动载时材料的力学性能
•钢铁材料：循环次数达到107次时的最大应力作为疲劳强度；
•有色金属及其合金：循环次数达到108时的最大应力作为疲劳
强度。
•
•σ-1= 0.45～0.55 σb
•冲击试样和冲击试验示意图
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第1章工程材料的主要性能
•Titanic 号钢板（左图） 和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
•Titanic
•近代船用钢 板
•冲击韧性是衡量零件在使用安全性，以及检测材料脆性断裂 倾向的主要指标；塑性良好的材料其韧性也好
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第1章工程材料的主要性能
标尺符号 HRA HRB HRC
•常用洛氏硬度标尺的试验条件和应用范围
所用压头
总载荷 测量范围 （kgf） （HR）