材料力學(xué)性能測(cè)試分析測(cè)試中心金屬材料的性能金屬的性能主要包括：物理性能、化學(xué)性能、工藝性能和機(jī)械性能等。金屬的物理性能

概念：金屬的物理性能是指物理領(lǐng)域方面的性能，它包括密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性等。1、密度—指金屬單位體積的質(zhì)量，用符號(hào)ρ表示。

ρ＝m/Vm：金屬的質(zhì)量（kg）；V：金屬的體積(m3)

機(jī)械制造業(yè)中，一般將密度小于5.0×103kg/m3的金屬稱為輕金屬；密度大于5.0×103kg/m3的金屬稱為重金屬。高速運(yùn)動(dòng)的機(jī)件采用密度小的金屬。（如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞采用鋁合金）2、熔點(diǎn)—金屬由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。

易熔金屬：熔點(diǎn)低（錫、鉛等）如保險(xiǎn)絲材料；

難熔金屬：熔點(diǎn)高（鎢、鉻等）如白熾燈的燈絲材料。3、熱膨脹性—金屬受熱體積增大，冷卻時(shí)則收縮的能力，用線膨脹系數(shù)表示。金屬材料的性能4、導(dǎo)熱性—金屬在加熱或冷卻時(shí)能夠傳導(dǎo)熱能。應(yīng)用舉例：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器采用熱導(dǎo)率較高的材料（銅等）的性能，用熱導(dǎo)率表示。5、導(dǎo)電性—金屬傳導(dǎo)電流的能力。用電阻率來(lái)衡量金屬的導(dǎo)電性能應(yīng)用舉例：電纜（導(dǎo)線）多采用銅、鋁；電阻元件多采用合金。6、磁性—金屬所具有的導(dǎo)磁能力

應(yīng)用舉例：汽車用發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等常用金屬的物理性能金屬名稱符號(hào)密度熔點(diǎn)熱導(dǎo)率線膨脹系數(shù)電阻率鋁銅鐵錫鎢AlCuFeSnWu2.69848.967.877.29819.3660.110831538231.913380221.9393.575.462.8166.223.81711.762.34.62.6551.679.711.55.1金屬材料的性能金屬的化學(xué)性能概念：金屬的化學(xué)性能是指金屬在常溫或高溫時(shí)抵抗各種化學(xué)作用的能力。1、耐腐蝕性—金屬抵抗氧、水蒸氣、酸、堿等介質(zhì)侵蝕的能力。提高能力的方法：改變金屬材料成分、涂防腐材料等。2、熱穩(wěn)定性—金屬在高溫下對(duì)氧化的抵抗能力。

根據(jù)不同的工況選用不同的材料。金屬材料的機(jī)械性能金屬材料在載荷作用下抵抗破壞的性能，稱為機(jī)械性能（或稱為力學(xué)性能）。金屬材料的機(jī)械性能是零件的設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要依據(jù)。外加載荷性質(zhì)不同（例如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等），對(duì)金屬材料要求的機(jī)械性能也將不同。常用的機(jī)械性能包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、多次沖擊抗力和疲勞極限等。

金屬材料的性能1、彈性：彈性是指金屬材料在外力作用下將產(chǎn)生變形，當(dāng)外力消失后具有恢復(fù)原來(lái)形狀的性能。該參數(shù)主要用彈性模量（E）來(lái)表示。E的數(shù)值越大，金屬可承受的外力也較大，且不會(huì)產(chǎn)生永久性變形。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)彈簧、離合器彈簧等。2、強(qiáng)度：強(qiáng)度是指金屬材料在靜荷作用下抵抗破壞（過(guò)量塑性變形或斷裂）的性能。

由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強(qiáng)度也分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。各種強(qiáng)度間常有一定的聯(lián)系，使用中一般較多以抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。

3、塑性：塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力。用延伸率和斷面收縮率來(lái)衡量。

4、硬度：硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。目前生產(chǎn)中測(cè)定硬度方法最常用的是壓入硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測(cè)試的金屬材料表面，根據(jù)被壓入程度來(lái)測(cè)定其硬度值。

常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）等方法。

金屬材料的性能5、疲勞強(qiáng)度：金屬材料在長(zhǎng)期重復(fù)交變載荷作用下，而不致斷裂的最大應(yīng)力前面所討論的強(qiáng)度、塑性、硬度都是金屬在靜載荷作用下的機(jī)械性能指標(biāo)。實(shí)際上，許多機(jī)器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，在這種條件下零件會(huì)產(chǎn)生疲勞。通常用疲勞強(qiáng)度來(lái)表示。

金屬材料的疲勞斷裂往往是突然發(fā)生的，具有很大的危險(xiǎn)性。6、沖擊韌性：以很大速度作用于機(jī)件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。應(yīng)用舉例：發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、連桿、曲軸等零件在作功行程中受到很大的沖擊載荷；汽車起步、換檔、制動(dòng)時(shí)鋼板彈簧、齒輪、傳動(dòng)軸、半軸等零件會(huì)受到很大的沖擊載荷。金屬材料的工藝性能1、鑄造性（可鑄性）；2、可鍛性；3、焊接性（可焊性）；4、切削加工性（可切削性，機(jī)械加工性）；5、熱處理工藝性能：

衡量金屬材料熱處理工藝性能指標(biāo)包括導(dǎo)熱系數(shù)、淬硬性、淬透性、淬火變形、開(kāi)裂趨勢(shì)、表面氧化及脫碳趨勢(shì)、過(guò)熱及過(guò)燒的敏感趨勢(shì)、晶粒長(zhǎng)大趨勢(shì)、回火特性等。力學(xué)性能測(cè)試取樣1、機(jī)加工試樣：從產(chǎn)品、壓制坯或鑄件切取坯機(jī)加工制成試樣。2、恒定橫截面積的產(chǎn)品（型材、棒材、線材）和鑄造試樣可不經(jīng)機(jī)加工。橫截面積形狀：圓形、方形、環(huán)形、矩形。試樣的制備注意：避免由于機(jī)加工使試樣表面產(chǎn)生硬化及過(guò)熱而改變力學(xué)性能。力學(xué)性能試驗(yàn)-拉伸試驗(yàn)試樣種類1)棒材試樣2)板材試樣l0=10d0l0=5d0l0tb3)管材試樣

優(yōu)先采用全截面管段試樣，制作塞頭或夾持部分壓扁。4)鑄件試樣5)鍛件試樣6)帶（絲）材試樣力學(xué)性能試驗(yàn)-拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)的本質(zhì)是對(duì)試樣施加軸向拉力，測(cè)量試樣在變形過(guò)程中直至斷裂的各項(xiàng)力學(xué)性能。試驗(yàn)材料的全面性能反映在拉伸曲線上。主要的性能參數(shù)有：彈性模量；屈服強(qiáng)度；抗拉強(qiáng)度；斷后伸長(zhǎng)率：斷面收縮率；按材料在拉伸斷裂前是否發(fā)生塑性變形，將材料分為脆性材料和塑性材料兩大類。脆性材料在拉伸斷裂前不產(chǎn)生塑性變形,只發(fā)生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會(huì)發(fā)生不可逆塑性變形。力學(xué)性能試驗(yàn)-拉伸試驗(yàn)彈性模量的計(jì)算方法：1、使用機(jī)械引伸計(jì)（或光學(xué)引伸計(jì)）在拉伸或壓縮過(guò)程中測(cè)量應(yīng)變；2、做應(yīng)力-應(yīng)變圖；3、擬合線性部分；4、所得斜率即為彈性模量。力學(xué)性能試驗(yàn)-拉伸試驗(yàn)按材料在拉伸斷裂前是否發(fā)生塑性變形，將材料分為脆性材料和塑性材料兩大類。脆性材料在拉伸斷裂前不產(chǎn)生塑性變形,只發(fā)生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會(huì)發(fā)生不可逆塑性變形。塑性應(yīng)變硬化階段

彈性變形階段縮頸變形階段微塑性變形階段屈服階段滯彈性階段典型拉伸曲線力學(xué)性能試驗(yàn)-拉伸試驗(yàn)其它典型的拉伸曲線力學(xué)性能試驗(yàn)-壓縮試驗(yàn)試樣試樣的形狀及尺寸應(yīng)保證：1、在試驗(yàn)過(guò)程中標(biāo)距內(nèi)為均勻單向壓縮；2、引伸計(jì)所測(cè)變形應(yīng)與試樣軸線上標(biāo)距段的變形相等；3、端部不應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之前損壞。金屬材料在室溫下單軸壓縮的規(guī)定非比例壓縮應(yīng)力、規(guī)定總壓縮應(yīng)力、屈服點(diǎn)、彈性模量及脆性材料的抗壓強(qiáng)度。力學(xué)性能試驗(yàn)-彎曲試驗(yàn)原理：采用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲方式對(duì)圓形或矩形橫截面試樣施加彎曲力，一般直至斷裂，測(cè)定其彎曲力學(xué)性能。試樣的形狀和尺寸：圓形截面和矩形截面。1、鑄造試樣機(jī)加工其表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于３.2um；2、硬金屬試樣四個(gè)相鄰側(cè)面的表面粗糙度值應(yīng)不大于0.4um，四條長(zhǎng)棱應(yīng)進(jìn)行45度倒角；倒棱寬度不應(yīng)超過(guò)0.5mm；3、薄板試樣寬面保留原表面，窄面表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于6.3um。應(yīng)去除棱邊的毛刺。4、其他類型試樣在其長(zhǎng)度范圍內(nèi)，其表面粗糙度Ra值應(yīng)不大于0.8um。5、試樣數(shù)量：薄板：6（正反）；圓形截面和矩形截面試樣：每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)3個(gè)試樣。萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)引伸計(jì)（2種）：1、光學(xué)引伸計(jì)2、機(jī)械加持引伸計(jì)（標(biāo)距25mm；50mm）加載速率控制：1、位移控制（試驗(yàn)機(jī)夾頭分離速率）；2、應(yīng)變控制；3、應(yīng)力（載荷）控制。實(shí)驗(yàn)夾具實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可的檢測(cè)能力范圍序號(hào)產(chǎn)品/產(chǎn)品類別項(xiàng)目/參數(shù)領(lǐng)域代碼檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（方法）名稱及編號(hào)（含年號(hào)）限制范圍序號(hào)名稱1金屬和金屬制品1拉伸試驗(yàn)0301GB/T228.1-2010金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法只做≤50kN2金屬和金屬制品1拉伸試驗(yàn)0301GB/T8642-2002熱噴涂抗拉結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定只做≤50kN3金屬和金屬制品1三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)0301YB/T5349-2006金屬?gòu)澢W(xué)性能實(shí)驗(yàn)方法

只做三點(diǎn)彎曲抗彎強(qiáng)度硬度試驗(yàn)一、硬度的概念及分類1、概念：硬度是指材料對(duì)另一較硬物體壓入表面的抗力，是重要的機(jī)械性能之一。它是給出金屬材料軟硬程度的數(shù)量概念，硬度值越高，表明金屬抵抗塑性變形能力越大，材料產(chǎn)生塑性變形就越困難。2、特點(diǎn)：硬度實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，操作方便，出結(jié)果快，又無(wú)損于零件，因此被廣泛應(yīng)用。測(cè)定金屬硬度的方法很多，有布氏硬度、洛氏硬度、肖式硬度和維氏硬度等。二、硬度測(cè)試的原理最常使用的硬度測(cè)試方法是壓入法,即把一個(gè)很硬的壓頭以一定的試驗(yàn)

力壓入金屬試件的表面并產(chǎn)生壓痕,根據(jù)壓痕的大小來(lái)確定硬度值.

壓痕大,則材料較軟,硬度值較低;

壓痕小,則材料較硬,硬度值較高.

硬度值并不是表征材料的物理常數(shù),它不僅與材料有關(guān),而且還與測(cè)試條件,如試驗(yàn)力的大小，壓頭的類型等有關(guān).因此,用不同方法在不同條件下測(cè)出的硬度值之間,即使是同一材料,也只存在經(jīng)驗(yàn)換算。布、洛、維硬度計(jì)的選用１．維氏硬度計(jì)寬的測(cè)試范圍（幾個(gè)HV－3000HV以上）?？梢院w幾乎全部的金屬材料，從很軟的金屬到很硬的淬火鋼、硬質(zhì)合金，以及玻璃、礦石、陶瓷、人造金剛石等。2．布氏硬度計(jì)有色金屬和大部分鋼鐵材料。3．洛氏硬度計(jì)

HRA標(biāo)尺：測(cè)試鋼鐵材料和硬質(zhì)合金。其測(cè)試范圍約為20~88HRA;HRC標(biāo)尺：調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、回火鋼、硬鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和鈦合金等，硬度值范圍在20～70HRC。表面洛氏HR15N、HR30N、HR45N標(biāo)尺:其硬度測(cè)試范圍與HRC相當(dāng)，都是從較硬的軟鋼到高硬度的淬火鋼。對(duì)HRC標(biāo)尺的補(bǔ)充，當(dāng)試樣硬度符合HRC的測(cè)試范圍，只是厚度不足時(shí)，就可改用表面洛氏硬度N標(biāo)尺。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，對(duì)于采用金剛石壓頭的洛氏硬度標(biāo)尺，試樣厚度應(yīng)大于壓痕深度的10倍.

HRB標(biāo)尺:測(cè)試較硬的有色金屬和軟鋼，測(cè)試范圍20～100HRB。表面洛氏HR15T