一、彈性和剛度二、強(qiáng)度與塑性三、沖擊韌性四、疲勞五、硬度六、斷裂韌性七、材料物理性能、化學(xué)性能及工藝性能第一章材料的性能使用性能：材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能。包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能。包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削性能等。神舟一號飛船材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱為變形。外力去處后能夠恢復(fù)的變形稱為彈性變形。外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。五萬噸水壓機(jī)應(yīng)力

=P/F0應(yīng)變

=(l-l0)/l0拉伸試樣拉伸試驗(yàn)機(jī)低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線一、彈性和剛度彈性：材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。指標(biāo)為彈性極限

e。剛度：材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量E,

彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對彈性模量的影響很小。可以通過增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。

e各類工程材料室溫彈性模量E二、強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。屈服強(qiáng)度

s：材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值。條件屈服強(qiáng)度

0.2：殘余變形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值?？估瓘?qiáng)度

b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。s

0.2

退火低碳鋼淬火鋼及鑄鐵低、中回火鋼中碳調(diào)質(zhì)鋼不同材料的拉伸曲線鈦基復(fù)合材料鋁合金條件屈服強(qiáng)度

0.2：殘余變形量為0.2%時(shí)的應(yīng)力值。工程屈服強(qiáng)度

0.2

塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力.指標(biāo)為：

斷面收縮率：斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象伸長率：說明：①

用面縮率表示塑性比伸長率更接近真實(shí)變形。②直徑d0相同時(shí)，l0

，

。只有當(dāng)l0/d0為常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。當(dāng)l0=10d0時(shí)，伸長率用

表示；當(dāng)l0=5d0時(shí)，伸長率用

5表示，顯然

5>

③

、

很小時(shí)，無頸縮為脆性材料表征

、

大時(shí)，有頸縮為塑性材料表征練習(xí)題一拉力試樣的原標(biāo)距長度為50mm，直徑為10mm，經(jīng)拉力試驗(yàn)后，將已斷裂的試樣對接起來測量，若最后的標(biāo)距長度為71mm，頸縮區(qū)的最小直徑為4.9mm，試求該材料的伸長率和斷面收縮率的值？解：δ５=[（71-50）/50]x100%=42%S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2)S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2)Ψ=[(S0-S1)/S0]x100%=24%練習(xí)題二某工廠買回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%；ψ≥50%）．做短試樣（ｌ0=5ｄ0；ｄ0=10mm）拉伸試驗(yàn)，結(jié)果如下：Fs=19KN，F(xiàn)b=34.5KN；l1=63.1mm；d1=6.3mm;問買回的材料合格嗎？三、沖擊韌性是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標(biāo)為沖擊韌性值ak(通過沖擊實(shí)驗(yàn)測得)。韌脆轉(zhuǎn)變溫度材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱韌脆轉(zhuǎn)變溫度。材料的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有.TITANIC建造中的TitanicTITANIC的沉沒與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)Titanic號鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板四、疲勞材料在低于

s重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象.材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時(shí)的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。用

-1表示。鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107，有色金屬合金為108。疲勞曲線示意圖疲勞應(yīng)力示意圖交變應(yīng)力重復(fù)應(yīng)力疲勞斷口通過改善材料形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷，提高表面光潔度，進(jìn)行表面強(qiáng)化等方法可提高材料疲勞抗力.軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）五、硬度材料抵抗表面局部塑性變形的能力。布氏硬度HB布氏硬度計(jì)

壓頭為鋼球時(shí)，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。符號HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，之后的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間,如120HBS10/1000/30

表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf(9.807kN)載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。布氏硬度壓痕布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼,

鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的

b與HB之間經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：對于低碳鋼:

b(MPa)≈3.6HB

對于高碳鋼:

b(MPa)≈3.4HB

對于鑄鐵:

b(MPa)≈1HB或

b(MPa)≈0.6(HB-40)HB

b(MPa)鋼黃銅球墨鑄鐵洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計(jì)洛氏硬度用符號HR表示，HR=(c-h)/0.002根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為A、B、C。

洛氏硬度HRA，c=0.2;HRB,c=0.26;HRC,c=0.2;符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。HRA用于測量高硬度材料,如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點(diǎn)：測量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕維氏硬度維氏硬度計(jì)維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度壓痕維氏硬度用符號HV表示，符號前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字按順序分別表示載荷值及載荷保持時(shí)間.根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定小負(fù)荷維氏硬度計(jì)顯微維氏硬度計(jì)

了三種測定方法—維氏硬度試驗(yàn)、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)、顯微維氏硬度試驗(yàn).維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)。納米壓痕——小載荷維氏硬度主要用于測量納米尺度的硬度與彈性模量，可以用于研究或測試薄膜等納米材料的接觸剛度、蠕變、彈性功、塑性功、斷裂韌性、應(yīng)力-應(yīng)變曲線、疲勞、存儲模量及損耗模量等特性。納米壓痕儀六、斷裂韌性油輪斷裂和北極星導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體爆炸與材料中存在缺陷有關(guān)

1943年美國T-2油輪發(fā)生斷裂北極星導(dǎo)彈裂紋擴(kuò)展的基本形式應(yīng)力強(qiáng)度因子：描述裂紋尖端附近應(yīng)力場強(qiáng)度的指標(biāo)。斷裂韌性：材料抵抗內(nèi)部裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力。

C為斷裂應(yīng)力，aC為臨界裂紋半長，單位為應(yīng)用

斷裂韌性是強(qiáng)度和韌性的綜合體現(xiàn)。（1）已知2a、σ

，選擇一定KIC的材料或根據(jù)KIC，制定零件工作是否安全KI≥KIC

，失穩(wěn)擴(kuò)展。（2）已知2a、KIC，計(jì)算承受的最大應(yīng)力σ。（3）已知σ

、KIC，計(jì)算不產(chǎn)生脆斷所允許的內(nèi)部宏觀裂紋的臨界尺寸2a

。七、材料的物理性能、化學(xué)性能及工藝性能物理性能

密度

熔點(diǎn)

熱膨脹性

導(dǎo)熱性

導(dǎo)電性

磁性與材料的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)七、材料的物理性能、化學(xué)性能及工藝性能與材料的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)化學(xué)性能耐腐蝕性高溫抗氧化性七、材料的物理性能、化學(xué)性能及工藝性能取決于材料的力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能工藝性能鑄造性可鍛性焊接性切削加工性作業(yè)熟悉拉伸曲線名詞解釋：彈性模量、屈服極限、條件屈服用強(qiáng)度、疲勞極限什么是屈服現(xiàn)象？它的物理意義是什么？為什么有的材料還要規(guī)定條件屈服強(qiáng)度？何為斷裂韌性？請簡述如何根據(jù)材料的斷裂韌性、零件工作應(yīng)力以及零件中裂紋的長度來判斷零構(gòu)件