金屬材料主要性能金屬材料的主要性能兩方面材料使用性能材料工藝性能力學性能（強度，塑性，韌性等）物理性能（導熱、電，熔點，密度等）化學性能（耐酸、堿，氧化，腐蝕等）生物性能（相容性、自恢復性等）材料制成零件或構件后，為保證其正常工作和一定的工作壽命所必須具備的性能。材料在冷、熱加工過程中，為保證加工過程的順利進行材料所必須具備的性能。加工性能（切削、鍛造等）鑄造性能（適合鑄造與否）焊接性能（容易焊接與否）熱處理性能（可熱處理強化）力學性能：指材料抵抗各種外加載荷的能力，其中包括彈性、剛度、強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。金屬材料的主要性能力學性能金屬材料的主要性能力學性能力學性能：是指金屬材料在受外力作用時所反映出來的固有性能。金屬材料的力學性能主要有：強度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強度等。力學性能指標是選擇、使用金屬材料的重要依據(jù)。變形材料在使用過程中，在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸的變化；彈性變形：外力去除后能夠恢復的變形；塑性變形：不能恢復的變形。應變在外力作用下引起的材料的原始尺寸或形狀在單位長度上的變化。應力在外力作用下材料單位面積上承受的載荷。舉例：彈簧、彎鋼絲五萬噸水壓機金屬材料的主要性能01.強度材料抵抗由外力載荷所引起的塑性變形或斷裂的能力。工程中常用屈服和抗拉強度作為強度的判別依據(jù)。1）屈服強度

s在拉伸試驗過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應力，用符號σs表示。屈服點應力σs可按下式計算σs=Fs/A0

(MPa)式中：Fs—試樣屈服時的載荷（N）

A0—試樣原始橫截面積（mm2）

應用σs常作為零件選材和設計的依據(jù)。金屬材料的主要性能01.強度2）抗拉強度

b材料斷裂前所承受的最大應力值?？估瓘姸?/p>

b可按下式計算σb=Fb/A0(MPa)式中：Fb—試樣承受的最大載荷(N)A0—試樣原始橫截面積(mm2)屈服強度σs和抗拉強度σb在設計機械和選擇、評定金屬材料時有重要意義。由于機器零件在工作時，不允許產(chǎn)生塑性變形，因此機械零件多以σs作為強度設計的依據(jù)。對于脆性材料，因斷裂前基本不發(fā)生塑性變形，因此在強度計算時以σb為依據(jù)。金屬材料的主要性能02.塑性金屬材料產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。用伸長率

和斷面收縮率

表示。1）伸長率δ

式中：l0—試樣原標距的長度（mm）

l1—試樣拉斷后的標距長度（mm）伸長率是指試樣拉斷前后的相對伸長值。2）斷面收縮率

=(A0-A1)/A0×100%

式中：A0—試樣的原始截面積（mm2）

A1—試樣斷面處的最小截面積（mm2）斷面收縮率是指試樣拉斷后斷面處橫截面積的相對收縮值。金屬材料的主要性能拉伸試樣的縮頸現(xiàn)象說明、越大，材料塑性越好，是材料用于軋制、鍛造、沖壓、焊接的必要條件；而且在使用時萬一超載，由于塑性變形，可避免突然斷裂。用斷面縮率表示塑性比伸長率更接近真實變形。

>時，無縮頸，為脆性材料表征；

<時，有縮頸，為塑性材料表征。這兩個指標反映的物理意義是一樣的（塑性）。常用的是伸長率，但有時也用斷面收縮率。金屬材料的主要性能硬度概念：固體材料抵抗局部塑性變形、壓入或劃痕的能力。（局部抵抗能力）材料的硬度直接影響到材料的耐磨性及切削加工性。不管是刀具、量具、刃具還是工件都要有足夠的硬度才能保證他們的使用性能和壽命。刀具的硬度要大大高于材料的硬度，才能進行正常的切削加工。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。不同的硬度指標，其試驗方法和適用范圍不同。金屬材料的硬度可用專門儀器來測試，常用的有布氏硬度機、洛氏硬度機和維氏硬度機等。金屬材料的主要性能力學性能——硬度種類布氏硬度HB，Brinellhardness洛氏硬度HR，Rockwellhardness維氏硬度HV，Vickershardness金屬材料的主要性能壓頭為鋼球時布氏硬度用符號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；符號后面的數(shù)字分別表示：球體直徑、載荷及載荷保持時間。如120HBS10/1000/30（原表示HB120）鋼球直徑為10mm，作用載荷1000kgf，保持30s，測得的布氏硬度值。布氏硬度壓痕金屬材料的主要性能洛氏硬度符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標尺。HRA用于測量高硬度材料，如硬質(zhì)合金、表面淬火層和滲碳層。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。洛氏硬度是由美國的洛克威爾（S.P.Rockwell和H.M.Rockwell）于1919年提出來的。洛氏硬度的優(yōu)點操作簡便，壓痕小，適用范圍廣，可用于成品檢驗。洛氏硬度的缺點測量結果分散度大，重復性較差。金屬材料的主要性能力學性能——硬度——維氏硬度與布氏法相似；金剛石四棱錐體；正方形壓痕；根據(jù)對角線平均長度查表，獲得硬度值。優(yōu)點：可用同一標尺測定從極軟到極硬的材料，可測較薄材料和各種表面滲層，且準確度高；缺點：需測量壓痕對角線長度，測試手續(xù)相對較繁。工程中有些機件在工作時要受到瞬間大能量的沖擊載荷；如鍛壓機的錘桿、沖床的沖頭、汽車變速齒輪、飛機的起落架等。金屬材料的主要性能韌性（與脆性相反）概念：材料斷裂前吸收的變形能量的能力稱為韌性。它是材料抵抗沖擊荷載而不破壞的能力，或說材料斷裂前吸收能量的能力。是材料強度和塑性的綜合指標。金屬材料的主要性能材料的ak值愈大，韌性就愈好；材料的ak值愈小，材料的脆性愈大。通常把ak值小的材料稱為脆性材料。研究表明，材料的ak值隨溫度的降低而降低。當溫度降至某一數(shù)值或范圍時，ak值會急劇下降，材料則由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種轉(zhuǎn)變稱為冷脆轉(zhuǎn)變，相應溫度稱為冷脆轉(zhuǎn)變溫度。材料的冷脆轉(zhuǎn)變溫度越低，說明其低溫沖擊性能越好，允許使用的溫度范圍越大。因此對于寒冷地區(qū)的橋梁、車輛等機件用材料，必須作低溫（一般為–40℃）沖擊彎曲試驗，以防止低溫脆性斷裂。溫度的影響金屬材料的主要性能疲勞強度工程上一些機件工作時受交變應力或循環(huán)應力作用，如：曲軸、齒輪、連桿、彈簧等，即使工作應力低于材料的屈服強度

s，但經(jīng)過一定循環(huán)次數(shù)N后仍會發(fā)生斷裂，這樣的斷裂現(xiàn)象稱之為疲勞。01.疲勞的概念交變應力（或循環(huán)應力）——隨時間而（循環(huán)）變化的應力；應力循環(huán)次數(shù)N——結構或構件破壞時所經(jīng)歷的應力變化次數(shù)。火車輪軸齒輪根部金屬材料的主要性能疲勞強度02.疲勞斷裂原因零件的疲勞斷裂過程可分為裂紋產(chǎn)生、裂紋擴展和瞬間斷裂三個階段；材料內(nèi)部雜質(zhì)、缺陷、表面劃痕、應力集中等在交變載荷的作用下產(chǎn)生微裂紋，并擴展導致斷裂。疲勞輝紋（掃描電鏡照片）03.提高疲勞強度的措施除改善材料的形狀結構，減少應力集中外，還要采取進行表面強化措施。如提高零件的表面質(zhì)量（表面粗糙度）、噴丸處理等，同時應減少材料的內(nèi)部缺陷，控制材料的內(nèi)部質(zhì)量。軸的疲勞斷口金屬材料的主要性能金屬材料的工藝性能工藝性能是材料物理、化學、力學性能的綜合反映。按工藝方法的不同，可分為鑄造性能、可鍛性、焊接性和切削加工性等。01.鑄造性能金屬在鑄造成形過程中獲得外形準確、內(nèi)部健全鑄件的能力稱為鑄造性能。鑄造性能包括流動性、吸氣性、收縮性和偏析等。在金屬材料中灰鑄鐵和青銅的鑄造性能較好。02.鍛造性能金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度稱為鍛造性能。鍛造性能的好壞主要同金屬的塑性和變形抗力有關。塑性越好，變形抗力越小，金屬的鍛造性能越好。金屬材料的主要性能金屬材料的工藝性能