第2章工程材料的性能1

1、第第2 2章章 工程材料的性能（工程材料的性能（2 2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、重點(diǎn)了解工程材料的常用力學(xué)性能；、重點(diǎn)了解工程材料的常用力學(xué)性能； 2、了解工程材料的物理、化學(xué)及工藝性能，并建立材料性、了解工程材料的物理、化學(xué)及工藝性能，并建立材料性 能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)概念。能的技術(shù)經(jīng)濟(jì)概念。 材料的性能一般分為材料的性能一般分為工藝性能和使用性能兩類工藝性能和使用性能兩類。所謂工。所謂工 藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過程中，材料在特定的藝性能是指機(jī)械零件在加工制造過程中，材料在特定的 加工條件下表現(xiàn)出來的性能。材料工藝性能的好壞，決加工條件下表現(xiàn)出來的性能。材料工藝性能的好壞，決

2、定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力，定了它在制造過程中加工成形的適應(yīng)能力，如鑄造、焊如鑄造、焊 接、鍛造、熱處理、切削加工等性能接、鍛造、熱處理、切削加工等性能。所謂使用性能是。所謂使用性能是 指機(jī)械零件在使用條件下，材料表現(xiàn)出來的性能，它包指機(jī)械零件在使用條件下，材料表現(xiàn)出來的性能，它包 括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。材料使用性能的括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能等。材料使用性能的 好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。好壞，決定了它的使用范圍與使用壽命。 2.1 材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能 u金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在不同的環(huán)境金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在不同的環(huán)境 因素下（

3、溫度、介質(zhì)）因素下（溫度、介質(zhì)） ，承受外加載荷作用時(shí)所，承受外加載荷作用時(shí)所 表現(xiàn)的性能，這種性能通常表現(xiàn)為變形和斷裂。表現(xiàn)的性能，這種性能通常表現(xiàn)為變形和斷裂。 因此，金屬材料的力學(xué)性能可以理解為金屬材料因此，金屬材料的力學(xué)性能可以理解為金屬材料 抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力，也稱為抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力，也稱為 金屬材料的金屬材料的機(jī)械性能機(jī)械性能。 金屬材料的機(jī)械性能是零件設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要金屬材料的機(jī)械性能是零件設(shè)計(jì)和選材時(shí)的主要 依據(jù)。依據(jù)。 2.1.1 強(qiáng)度和塑性強(qiáng)度和塑性 u材料的強(qiáng)度與塑性是極為重要的力學(xué)性能指標(biāo)。材料的強(qiáng)度與塑性是極為重要的力學(xué)性能指標(biāo)。

4、u評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能的指標(biāo)是通過拉伸試驗(yàn)測(cè)定的。將材料評(píng)價(jià)材料力學(xué)性能的指標(biāo)是通過拉伸試驗(yàn)測(cè)定的。將材料 按按GB/T228 -2002要求制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣（見圖要求制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣（見圖2.1.1）。）。 u在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，將拉伸過程中試樣所受的拉伸力稱為應(yīng)在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，將拉伸過程中試樣所受的拉伸力稱為應(yīng) 力，試樣伸長(zhǎng)量稱為應(yīng)變，得到應(yīng)力力，試樣伸長(zhǎng)量稱為應(yīng)變，得到應(yīng)力應(yīng)變曲線。應(yīng)變曲線。 （視頻，金屬材料拉伸試驗(yàn)）（視頻，金屬材料拉伸試驗(yàn)） 圖2.1.1 1退火低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線2拉伸試樣3拉斷后的試樣 金屬材料的強(qiáng)度與塑性指標(biāo)一般是在材料試驗(yàn)機(jī)上通過拉伸金屬材料的強(qiáng)度與塑性指標(biāo)一般是

5、在材料試驗(yàn)機(jī)上通過拉伸 試驗(yàn)測(cè)得試驗(yàn)測(cè)得 液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī)液壓式萬能材料試驗(yàn)機(jī) 1)1)彈性變形階段彈性變形階段 曲線的曲線的OeOe段近乎一條直線，表示受力不大時(shí)試樣處段近乎一條直線，表示受力不大時(shí)試樣處 于彈性變形階段，即在應(yīng)力不超過于彈性變形階段，即在應(yīng)力不超過ReRe時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變呈正比關(guān)系，若時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變呈正比關(guān)系，若 卸除試驗(yàn)力，試樣能完全恢復(fù)到原來的形狀和尺寸。這種變形叫彈性卸除試驗(yàn)力，試樣能完全恢復(fù)到原來的形狀和尺寸。這種變形叫彈性 變形。變形。 2)2)屈服變形階段屈服變形階段 當(dāng)拉伸力繼續(xù)增加超過當(dāng)拉伸力繼續(xù)增加超過ReRe后，試樣將產(chǎn)生不能恢復(fù)后，試樣將產(chǎn)生不能恢復(fù)

6、 的永久變形，即塑性變形，并且在的永久變形，即塑性變形，并且在H H點(diǎn)后曲線上出現(xiàn)鋸齒狀線段，這時(shí)點(diǎn)后曲線上出現(xiàn)鋸齒狀線段，這時(shí) 應(yīng)力不增加而試樣卻繼續(xù)拉長(zhǎng)，稱為材料的屈服。屈服后試樣產(chǎn)生均應(yīng)力不增加而試樣卻繼續(xù)拉長(zhǎng)，稱為材料的屈服。屈服后試樣產(chǎn)生均 勻的塑性變形。勻的塑性變形。 3)3)冷變形強(qiáng)化階段冷變形強(qiáng)化階段 應(yīng)力繼續(xù)增加，曲線又呈上升態(tài)勢(shì)，表示試樣恢應(yīng)力繼續(xù)增加，曲線又呈上升態(tài)勢(shì)，表示試樣恢 復(fù)了抵抗拉伸力的能力。復(fù)了抵抗拉伸力的能力。m m 點(diǎn)表示試樣抵抗拉伸力的最大能力，試樣點(diǎn)表示試樣抵抗拉伸力的最大能力，試樣 產(chǎn)生不均勻的塑性變形，某處截面積開始減小，形成頸縮。產(chǎn)生不均勻的塑性

7、變形，某處截面積開始減小，形成頸縮。 4)4)縮頸與斷裂階段縮頸與斷裂階段 試樣承受拉伸力的能力迅速減小，到試樣承受拉伸力的能力迅速減小，到K K點(diǎn)時(shí)，試點(diǎn)時(shí)，試 樣在頸縮處斷裂。樣在頸縮處斷裂。 圖圖2.1.1 試件從拉伸到斷裂經(jīng)過試件從拉伸到斷裂經(jīng)過 的的4個(gè)階段個(gè)階段 拉 伸 試 樣 的 頸 縮 現(xiàn) 象 1、 強(qiáng)度強(qiáng)度 強(qiáng)度是指材料在外力作用下抵抗塑性強(qiáng)度是指材料在外力作用下抵抗塑性 變形和斷裂的能力。由于載荷的作用方式變形和斷裂的能力。由于載荷的作用方式 有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以 強(qiáng)度也分為屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)強(qiáng)度也分為屈服強(qiáng)度、抗

8、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，使用中一般以常有一定的聯(lián)系，使用中一般以屈服強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度作為最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。作為最基本的強(qiáng)度指標(biāo)。 （1 1）彈性極限）彈性極限 即金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)即金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng) 力。拉伸曲線力。拉伸曲線e e點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力R Re e為彈性極限：為彈性極限： Re= Fe / S0 式中式中 Re 彈性極限（彈性極限（MPa）；）； F e 試樣產(chǎn)生完全彈性變形時(shí)的最大載荷試樣產(chǎn)生完全彈性變形時(shí)的最大載荷 （N）；）；

9、 S0 試樣原始橫截面積（試樣原始橫截面積（mm 2）。）。 在彈性階段中，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，呈線性關(guān)系，在彈性階段中，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，呈線性關(guān)系， 這種關(guān)系稱胡克定理。彈性模量這種關(guān)系稱胡克定理。彈性模量 E=R/，單位為，單位為 MPa。彈性模量。彈性模量 E 標(biāo)致材料抵抗變形的能力，即標(biāo)致材料抵抗變形的能力，即 材料的剛度。彈性模量主要取決于材料本性，一材料的剛度。彈性模量主要取決于材料本性，一 些處理方法對(duì)它影響很小。材料剛度不等于零件些處理方法對(duì)它影響很小。材料剛度不等于零件 剛度，零件剛度與其形狀和尺寸有關(guān)。剛度，零件剛度與其形狀和尺寸有關(guān)。 （2）屈服強(qiáng)度）屈服強(qiáng)度 在拉伸過程

10、中力不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)拉長(zhǎng)在拉伸過程中力不增加（保持恒定），試樣仍能繼續(xù)拉長(zhǎng) 時(shí)的應(yīng)力稱為材料的屈服強(qiáng)度。時(shí)的應(yīng)力稱為材料的屈服強(qiáng)度。上屈服強(qiáng)度上屈服強(qiáng)度R Re eH H 是試樣產(chǎn)是試樣產(chǎn) 生屈服力首次下降前的最大應(yīng)力；生屈服力首次下降前的最大應(yīng)力；下屈服強(qiáng)度下屈服強(qiáng)度R Re eL L 是指屈是指屈 服期間的最小應(yīng)力。屈服強(qiáng)度是工程上最重要的力學(xué)性能服期間的最小應(yīng)力。屈服強(qiáng)度是工程上最重要的力學(xué)性能 指標(biāo)之一，絕大多數(shù)零件在工作時(shí)都不準(zhǔn)產(chǎn)生明顯的塑性指標(biāo)之一，絕大多數(shù)零件在工作時(shí)都不準(zhǔn)產(chǎn)生明顯的塑性 變形，否則將直接影響機(jī)器的使用性能。變形，否則將直接影響機(jī)器的使用性能。 對(duì)

11、沒有明顯的屈服現(xiàn)象的材料，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用試樣標(biāo)距對(duì)沒有明顯的屈服現(xiàn)象的材料，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用試樣標(biāo)距 長(zhǎng)度產(chǎn)生長(zhǎng)度產(chǎn)生0.2%0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力值作為該材料的屈服強(qiáng)度，塑性變形時(shí)的應(yīng)力值作為該材料的屈服強(qiáng)度， 以以R R0.20.2表示，稱條件屈服強(qiáng)度。表示，稱條件屈服強(qiáng)度。 屈服強(qiáng)度計(jì)算：屈服強(qiáng)度計(jì)算： ReH=FeH / S0 ReL=FeL / S0 式中式中 ReH屈服強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度（ MPa ）；）； FeH試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最大載荷（試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最大載荷（N）；）； FeL 試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小載荷（試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小載荷（N）；）； S0試

12、樣原始橫截面積，（試樣原始橫截面積，（ mm 2）。）。 條件屈服強(qiáng)度計(jì)算：條件屈服強(qiáng)度計(jì)算： 高碳鋼、鑄鐵等脆性材料在拉伸圖中沒有明顯的水高碳鋼、鑄鐵等脆性材料在拉伸圖中沒有明顯的水 平階段（即屈服現(xiàn)象），也不產(chǎn)生頸縮，而直接被拉斷。平階段（即屈服現(xiàn)象），也不產(chǎn)生頸縮，而直接被拉斷。 為了衡量這些材料的屈服特性為了衡量這些材料的屈服特性, ,規(guī)定產(chǎn)生永久殘余變形等規(guī)定產(chǎn)生永久殘余變形等 于一定值于一定值( (一般為原長(zhǎng)度的一般為原長(zhǎng)度的0.2%)0.2%)時(shí)的應(yīng)力時(shí)的應(yīng)力, ,稱為條件屈服稱為條件屈服 強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度，強(qiáng)度或簡(jiǎn)稱屈服強(qiáng)度，用符號(hào)用符號(hào)R R0.20.2表示。表示。 計(jì)算公

13、式計(jì)算公式:F0.2 S0 R0.2= 抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時(shí)的選材抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時(shí)的選材 和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。 （3）抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限）抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限） 材料在斷裂前所承受的最大應(yīng)力材料在斷裂前所承受的最大應(yīng)力Fm值稱為抗拉強(qiáng)度，值稱為抗拉強(qiáng)度， 用用Rm 表示表示，單位單位MPa 。 計(jì)算公式計(jì)算公式: Rm = Fm/So 式中式中 Fm試樣在拉伸過程中所能承受的最大拉力試樣在拉伸過程中所能承受的最大拉力 （N）；）； S0試樣原始橫截面積，（試樣原始橫截面積，（ mm 2）。）。 MPa與與Pa的換算的換算 我國(guó)法定壓力單位為

14、帕斯卡（簡(jiǎn)稱帕），符號(hào)為我國(guó)法定壓力單位為帕斯卡（簡(jiǎn)稱帕），符號(hào)為Pa。由。由 于于Pa太小，工程上常用其倍數(shù)單位太小，工程上常用其倍數(shù)單位MPa（兆帕）來表示。（兆帕）來表示。 1兆帕兆帕(MPa)1000000帕帕(Pa) 。Mpa,也是壓強(qiáng)單位，讀也是壓強(qiáng)單位，讀 作兆帕，也就是百萬（作兆帕，也就是百萬（M）帕斯卡（）帕斯卡（Pa）。）。 1MPa=1000000Pa=1Nmm2=（19.8=0.102） Kgf/mm2 。 2 2、塑性、塑性 即斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力，稱塑即斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力，稱塑 性。塑性是金屬材料的主要力學(xué)性能指標(biāo)。性。塑性是金屬材料的

15、主要力學(xué)性能指標(biāo)。 衡量塑性的依據(jù)是伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。衡量塑性的依據(jù)是伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。 伸長(zhǎng)率伸長(zhǎng)率 斷面收縮率斷面收縮率壓縮率壓縮率 塑性塑性 （1 1）伸長(zhǎng)率）伸長(zhǎng)率 即試樣拉斷后標(biāo)距與原始標(biāo)距的百分比。即試樣拉斷后標(biāo)距與原始標(biāo)距的百分比。 A=(LA=(LU U - L - L0 0)/ L)/ L0 0 100%100% 式中式中 A A 伸長(zhǎng)率（伸長(zhǎng)率（%）；）； L LU U 試樣拉斷后標(biāo)距（ 試樣拉斷后標(biāo)距（mm)mm)； L L0 0 試樣原始標(biāo)距試樣原始標(biāo)距（mm)mm)。 （2 2）斷面收縮率）斷面收縮率 即試樣拉斷后，縮頸處最小橫截面積與原始橫截面積即試樣拉斷后，縮

16、頸處最小橫截面積與原始橫截面積 的百分比。的百分比。 Z=Z=（S S0 0-S-SU U）/S/S0 0100%100% 式中式中 Z Z 斷面收縮率（斷面收縮率（%）；）； S SO O 試樣的原始截面積（ 試樣的原始截面積（ mmmm2 2） S SU U 試樣拉斷后縮頸處的最小橫截面積（試樣拉斷后縮頸處的最小橫截面積（mmmm2 2 ) ) 材料的塑性指標(biāo)對(duì)機(jī)械零件的加工和使用材料的塑性指標(biāo)對(duì)機(jī)械零件的加工和使用 具有重要意義。金屬材料的延伸率和斷面具有重要意義。金屬材料的延伸率和斷面 收縮率數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。收縮率數(shù)值越大，表示材料的塑性越好。 2.1.2 硬度硬度（Ha

17、rdnss、代號(hào)、代號(hào)H） 硬度是硬度是材料抵抗硬的物體壓入其內(nèi)的能力材料抵抗硬的物體壓入其內(nèi)的能力 ,是材料是材料 性能的一個(gè)綜合物理量。表示材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)性能的一個(gè)綜合物理量。表示材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi) 抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣抵抗彈性變形、塑性變形或破斷的能力。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣 的技術(shù)條件中，硬度是一頂主要技術(shù)指標(biāo)。的技術(shù)條件中，硬度是一頂主要技術(shù)指標(biāo)。 金屬材料的硬度指標(biāo)可用硬度儀來測(cè)試，常用的硬度指金屬材料的硬度指標(biāo)可用硬度儀來測(cè)試，常用的硬度指 標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。 1.1.布氏硬度（布氏硬度（

18、HBHB） 布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)布氏硬度標(biāo)準(zhǔn), 1905, 1905年由瑞典科學(xué)家年由瑞典科學(xué)家 布林南爾首先提出，用直徑布林南爾首先提出，用直徑D D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球, ,在一在一 定壓力定壓力P P下下, ,將鋼球垂直地壓入金屬表面將鋼球垂直地壓入金屬表面, ,并保持壓力到規(guī)定的并保持壓力到規(guī)定的 時(shí)間后卸荷時(shí)間后卸荷, ,測(cè)量壓痕直徑測(cè)量壓痕直徑, ,然后按公式求出硬度值，單位是然后按公式求出硬度值，單位是 公斤力公斤力/ /平方毫米。平方毫米。 目前，布氏硬度主要用于鑄鐵、非金屬以及經(jīng)退火、正火、目前，布氏硬度主要用于鑄鐵、非金屬以及經(jīng)退火、正火、 和調(diào)質(zhì)處理的鋼材

19、等硬度的測(cè)定。和調(diào)質(zhì)處理的鋼材等硬度的測(cè)定。 布氏硬度（布氏硬度（HBHB）= =載荷與壓痕面積之比。單位為載荷與壓痕面積之比。單位為 Kgf/mmKgf/mm2 2（N/mmN/mm2 2),1kgf/9.806N=0.102.),1kgf/9.806N=0.102. HB=F/S (N/mmHB=F/S (N/mm2 2) ) F F載荷，載荷，N(kgfN(kgf) ) S-S-壓痕面積壓痕面積. . 標(biāo)注時(shí)，單位一般不寫。標(biāo)注時(shí)，單位一般不寫。 布氏硬度試驗(yàn)原理圖布氏硬度試驗(yàn)原理圖 布氏硬度試驗(yàn)的布氏硬度試驗(yàn)的F/D2值的選擇值的選擇（截荷與壓頭直徑面積的比值）（截荷與壓頭直徑面積的比

20、值） GB/231GB/23120022002中規(guī)定了中規(guī)定了3030、1515、1010、5 5、2.52.5、2 2、 1 1共七種共七種比值，以滿足不同硬度的材料測(cè)試需要。比值，以滿足不同硬度的材料測(cè)試需要。 材材 料料 布氏硬度布氏硬度0.102F/D0.102F/D2 2 備備 注注 鋼及鑄鐵鋼及鑄鐵 140140 140140 1010 3030 條件允許條件允許 時(shí)，應(yīng)盡量時(shí)，應(yīng)盡量 選用選用10 mm10 mm 壓頭和無括壓頭和無括 號(hào)的號(hào)的F/D2值。值。 F F單位：?jiǎn)挝唬篘 N D D單位：?jiǎn)挝唬簃mmm 銅及其合金銅及其合金 3535 3535130130 130130

21、 5 5 1010 3030 輕金屬及其輕金屬及其 合金合金 3535 35358080 8080 2525 1010 1010 鉛、錫鉛、錫 1 1 2 N HB mm 壓入載荷（ ） 壓痕的表面積（） 22 2 0.102 () F D DDd 壓頭是直徑為壓頭是直徑為D的鋼球或硬質(zhì)合金球。的鋼球或硬質(zhì)合金球。 HBS壓頭為鋼球，用于測(cè)量壓頭為鋼球，用于測(cè)量450HBW（ 650HBW） 布氏硬度標(biāo)注布氏硬度標(biāo)注 符號(hào)符號(hào)HBS或或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，除了采用之前的數(shù)字表示硬度值，除了采用 鋼球直徑鋼球直徑D D為為10mm,10mm,試驗(yàn)力為試驗(yàn)力為3000kgf,3000kgf

22、,保持時(shí)間為保持時(shí)間為10s 10s 試驗(yàn)試驗(yàn) 條件外，條件外，在其它試驗(yàn)條件下，符號(hào)后面的數(shù)字按順序分別在其它試驗(yàn)條件下，符號(hào)后面的數(shù)字按順序分別 表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。 如如: :150HBS10/1000/30表示直徑為表示直徑為10mm的鋼球在的鋼球在1000kgf載載 荷作用下保持荷作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為測(cè)得的布氏硬度值為150。 一般在工程文件上可標(biāo)出布氏硬度值的大小和符號(hào)，如一般在工程文件上可標(biāo)出布氏硬度值的大小和符號(hào)，如 230HBS230HBS或或230HB230HB。 2、洛氏硬度（、洛氏硬度（Rockwellhar

23、dness）：）： 洛氏硬度試驗(yàn)法洛氏硬度試驗(yàn)法 是由美國(guó)科學(xué)家洛克威爾（是由美國(guó)科學(xué)家洛克威爾（S.P.Rockwell）在）在1921年提出年提出 來的。使用洛氏硬度計(jì)所測(cè)定的金屬材料的硬度值沒有單來的。使用洛氏硬度計(jì)所測(cè)定的金屬材料的硬度值沒有單 位，只用代號(hào)位，只用代號(hào)“HR”表示。洛氏硬度試驗(yàn)是用一個(gè)錐角為表示。洛氏硬度試驗(yàn)是用一個(gè)錐角為 120的金剛石錐體或直徑為的金剛石錐體或直徑為1.588mm （1/16）的淬火）的淬火 鋼球，在規(guī)定的載荷作用下壓入被測(cè)金屬表面，由壓頭在鋼球，在規(guī)定的載荷作用下壓入被測(cè)金屬表面，由壓頭在 金屬表面所形成的壓痕深度來確定其硬度值。洛氏硬度試金屬表

24、面所形成的壓痕深度來確定其硬度值。洛氏硬度試 驗(yàn)簡(jiǎn)便、迅速，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造、科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)驗(yàn)簡(jiǎn)便、迅速，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造、科學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng) 域。域。 洛氏硬度計(jì)洛氏硬度計(jì) 0 0 1 1 2 33 2 F0 F1 F2 h 1-1 1-1 初載初載10kg F010kg F0 2-2 2-2 總載總載150kg F1150kg F1 3-3 3-3 卸載卸載140kg F2140kg F2 最后測(cè)得：最后測(cè)得： 殘余壓痕深度增量 e e HR=k-e/0.002 e=h2-h0e=h2-h0 試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 洛氏硬度試驗(yàn)是用標(biāo)準(zhǔn)型壓頭洛氏硬度試驗(yàn)是用標(biāo)準(zhǔn)型壓頭,先后兩次對(duì)被試材料表面

25、先后兩次對(duì)被試材料表面 施加試驗(yàn)力（初試驗(yàn)力施加試驗(yàn)力（初試驗(yàn)力F0與總試驗(yàn)力與總試驗(yàn)力F0 + F1），在試驗(yàn)），在試驗(yàn) 力的作用下壓頭壓入試樣表面。在總試驗(yàn)力保持一定時(shí)間力的作用下壓頭壓入試樣表面。在總試驗(yàn)力保持一定時(shí)間 后，卸除主試驗(yàn)力后，卸除主試驗(yàn)力F1，保留初始試驗(yàn)力，保留初始試驗(yàn)力F0的情況下測(cè)量的情況下測(cè)量 壓入深度，以總試驗(yàn)力下壓入深度與在初試驗(yàn)力下的壓入壓入深度，以總試驗(yàn)力下壓入深度與在初試驗(yàn)力下的壓入 深度之差深度之差h（即所謂的殘余壓入深度）來表示硬度的高低，（即所謂的殘余壓入深度）來表示硬度的高低， 殘余壓入深度值越大，硬度值越低，反之亦然。殘余壓入深度值越大，硬度值越

26、低，反之亦然。洛氏硬度洛氏硬度 試驗(yàn)時(shí)，硬度值可以從硬度計(jì)上的刻度盤直接讀出。試驗(yàn)時(shí)，硬度值可以從硬度計(jì)上的刻度盤直接讀出。 洛氏硬度計(jì)算例題洛氏硬度計(jì)算例題 洛氏硬度：洛氏硬度：HR=k-h/s（0.002） 式中式中 K 為給定標(biāo)尺的硬度常數(shù)，為給定標(biāo)尺的硬度常數(shù)， 用金剛錐體壓頭用金剛錐體壓頭 時(shí)，時(shí)， k=0.2mm,用鋼球壓頭時(shí)，用鋼球壓頭時(shí)，k=0.26mm； S 為給定標(biāo)尺的單位，通常以為給定標(biāo)尺的單位，通常以0.002為一個(gè)硬為一個(gè)硬 度單位；度單位； h 殘余壓痕深度增量。殘余壓痕深度增量。 例：一淬火零件，測(cè)得殘余壓痕深度增量例：一淬火零件，測(cè)得殘余壓痕深度增量h為為 0.

27、08mm，采，采 用用C標(biāo)尺測(cè)驗(yàn)，求標(biāo)尺測(cè)驗(yàn)，求HRC硬度值。硬度值。 解：代入公式解：代入公式 HR=k-h/s（0.002）=0.2-0.08/0.002=60 HRC 此零件硬度為此零件硬度為60 HRC。 硬度標(biāo)尺硬度標(biāo)尺 洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，三種壓頭，它們共有洛氏硬度試驗(yàn)采用三種試驗(yàn)力，三種壓頭，它們共有9種種 組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的組合，對(duì)應(yīng)于洛氏硬度的9個(gè)標(biāo)尺：個(gè)標(biāo)尺：HRA、HRB、HRC、 HRD、HRE、HRF、HRG、HRH和和HRK。這。這9個(gè)標(biāo)尺的個(gè)標(biāo)尺的 應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標(biāo)尺是應(yīng)用涵蓋了幾乎所有常用的金屬材料。最常用標(biāo)尺是HRC、 H

28、RB和和HRF，其中，其中HRC標(biāo)尺用于測(cè)試淬火鋼、回火鋼、標(biāo)尺用于測(cè)試淬火鋼、回火鋼、 調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度調(diào)質(zhì)鋼和部分不銹鋼。這是金屬加工行業(yè)應(yīng)用最多的硬度 試驗(yàn)方法。試驗(yàn)方法。HRB標(biāo)尺用于測(cè)試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、標(biāo)尺用于測(cè)試各種退火鋼、正火鋼、軟鋼、 部分不銹鋼及較硬的銅合金。部分不銹鋼及較硬的銅合金。HRF標(biāo)尺用于測(cè)試純銅、較標(biāo)尺用于測(cè)試純銅、較 軟的銅合金和硬鋁合金。軟的銅合金和硬鋁合金。HRA標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑標(biāo)尺盡管也可用于大多數(shù)黑 色金屬，但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測(cè)試硬質(zhì)合金和薄硬色金屬，但是實(shí)際應(yīng)用上一般只限于測(cè)試硬質(zhì)合金和薄硬 鋼

29、帶材料。鋼帶材料。 洛氏硬度的分類及應(yīng)用洛氏硬度的分類及應(yīng)用 標(biāo)尺標(biāo)尺壓頭壓頭 總載荷總載荷/N （kgf） 應(yīng)用范應(yīng)用范 圍圍 適用材料適用材料 HRA 120金剛金剛 石圓錐石圓錐 588.4 （60） 7080 硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金、 表面淬火的鋼表面淬火的鋼 HRB 1.588mm 鋼球鋼球 （1/16） 980.7 （100） 20100 軟鋼、退火鋼、軟鋼、退火鋼、 銅合金銅合金 HRC 120金剛金剛 石圓錐石圓錐 1471 （150） 2070淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等 洛氏硬度標(biāo)注與洛氏硬度的特點(diǎn)洛氏硬度標(biāo)注與洛氏硬度的特點(diǎn) 洛氏硬度值為洛氏硬度值為一無名數(shù)一無名數(shù)，根據(jù)

30、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硬度數(shù)值寫，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，硬度數(shù)值寫 在符號(hào)在符號(hào)HRHR的前面，的前面，HRHR后面為使用的標(biāo)尺，如后面為使用的標(biāo)尺，如50HRC50HRC，表示，表示 用用C C標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為標(biāo)尺測(cè)定的洛氏硬度值為5050。 洛氏硬度試驗(yàn)是生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種硬度試驗(yàn)。其特點(diǎn)洛氏硬度試驗(yàn)是生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的一種硬度試驗(yàn)。其特點(diǎn) 是，硬度試驗(yàn)壓痕小，對(duì)試件表面損傷小，常用來直接檢是，硬度試驗(yàn)壓痕小，對(duì)試件表面損傷小，常用來直接檢 驗(yàn)成品或半成品的硬度；試驗(yàn)操作迅速簡(jiǎn)便，可以直接從驗(yàn)成品或半成品的硬度；試驗(yàn)操作迅速簡(jiǎn)便，可以直接從 試驗(yàn)機(jī)上讀出硬度值。當(dāng)采用不同標(biāo)尺時(shí)，可測(cè)量出從極試驗(yàn)

31、機(jī)上讀出硬度值。當(dāng)采用不同標(biāo)尺時(shí)，可測(cè)量出從極 軟到極硬材料的硬度。主要缺點(diǎn)是，由于壓痕小，對(duì)內(nèi)部軟到極硬材料的硬度。主要缺點(diǎn)是，由于壓痕小，對(duì)內(nèi)部 組織和硬度不均勻的材料，所測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確組織和硬度不均勻的材料，所測(cè)結(jié)果不夠準(zhǔn)確. . 3、維氏硬度、維氏硬度（HVHV） 由英國(guó)科學(xué)家維克斯由英國(guó)科學(xué)家維克斯1930年首先提年首先提 出。以出。以5120kgf （49.031176.80N）的載荷）的載荷,將相對(duì)面夾將相對(duì)面夾 角為角為136的方錐形金剛石壓入材料表面的方錐形金剛石壓入材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后，保持規(guī)定時(shí)間后， 用測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，計(jì)算出壓痕面積用測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度，計(jì)算出壓

32、痕面積S，求出單位面積，求出單位面積 上的平均壓力，稱維氏硬度，用符號(hào)上的平均壓力，稱維氏硬度，用符號(hào)HV表示。表示。 它適用于較大工件和較深表面層的硬度測(cè)定。它適用于較大工件和較深表面層的硬度測(cè)定。 2 8544.1 d F Hv 查三角函數(shù)表查三角函數(shù)表 2sin68=0.927182 =1.85436 表示方法表示方法 維氏硬度值用符號(hào)維氏硬度值用符號(hào)“HV”表示。表示。 HV前面為前面為 硬度值，后面按硬度值，后面按“試驗(yàn)載荷試驗(yàn)載荷/載荷保持時(shí)間載荷保持時(shí)間 （1015S不標(biāo)注不標(biāo)注）”的順序用數(shù)值表示的順序用數(shù)值表示 試驗(yàn)條件。試驗(yàn)條件。 例如：例如：640HV30/20 表示用表

33、示用294.21N （30kgf）試驗(yàn)載荷，保持）試驗(yàn)載荷，保持20S，測(cè)定的維，測(cè)定的維 氏硬度值為氏硬度值為640。 2.1.3 沖擊韌度沖擊韌度 以加速度作用于工件上的載荷，稱沖擊載荷。許多機(jī)械零以加速度作用于工件上的載荷，稱沖擊載荷。許多機(jī)械零 件和工具在工作時(shí)要承受一定的沖擊載荷，如沖床的沖模、件和工具在工作時(shí)要承受一定的沖擊載荷，如沖床的沖模、 鍛造的鍛模、內(nèi)燃機(jī)的活塞銷、風(fēng)動(dòng)工具等。對(duì)這些零件，鍛造的鍛模、內(nèi)燃機(jī)的活塞銷、風(fēng)動(dòng)工具等。對(duì)這些零件， 不僅要滿足在靜載荷下的強(qiáng)度、塑性、硬度等要求，還必不僅要滿足在靜載荷下的強(qiáng)度、塑性、硬度等要求，還必 須具有足夠的抵抗沖擊載荷的能力。

34、須具有足夠的抵抗沖擊載荷的能力。 金屬材料抵抗沖擊載荷的能力，稱沖擊韌性。為了評(píng)定金金屬材料抵抗沖擊載荷的能力，稱沖擊韌性。為了評(píng)定金 屬材料的沖擊韌性，需要進(jìn)行大能量一次沖擊試驗(yàn)。一次屬材料的沖擊韌性，需要進(jìn)行大能量一次沖擊試驗(yàn)。一次 沖擊試驗(yàn)通常在擺錘式?jīng)_擊機(jī)上進(jìn)行。沖擊試驗(yàn)通常在擺錘式?jīng)_擊機(jī)上進(jìn)行。 擺擺 錘錘 式式 沖沖 擊擊 實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 機(jī)機(jī) 沖擊試樣沖擊試樣 試驗(yàn)時(shí)，將試樣放在試驗(yàn)機(jī)兩支座上，把質(zhì)量為試驗(yàn)時(shí)，將試樣放在試驗(yàn)機(jī)兩支座上，把質(zhì)量為G G的擺錘抬到高的擺錘抬到高H H，使，使 擺錘自由落下，擺錘落下沖斷試樣后升至擺錘自由落下，擺錘落下沖斷試樣后升至h h高度。則擺錘沖斷試

35、樣推動(dòng)高度。則擺錘沖斷試樣推動(dòng) 的位能，就是試樣變形和斷裂所消耗的功稱為的位能，就是試樣變形和斷裂所消耗的功稱為沖擊吸收功沖擊吸收功A AK K，即，即 A AK= K=Gg(H-h Gg(H-h) ) 用試樣的斷口處截面積用試樣的斷口處截面積S SN N（cmcm2 2）去除）去除A AK K（J J）即得到）即得到?jīng)_擊韌度沖擊韌度，用，用akak表表 示，單位為示，單位為J J（焦耳）（焦耳）/cm/cm2 2. . a aK K=A=AK K/S/S 式中式中 S S試樣缺口處面積，試樣缺口處面積，cmcm2 2. . 2.1.4 疲勞極限疲勞極限 機(jī)械零件在循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的周

36、期工作，發(fā)生突然斷裂機(jī)械零件在循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)過一定的周期工作，發(fā)生突然斷裂 的現(xiàn)象，稱為金屬的疲勞現(xiàn)象。疲勞破壞具有很大的危險(xiǎn)性，也是機(jī)的現(xiàn)象，稱為金屬的疲勞現(xiàn)象。疲勞破壞具有很大的危險(xiǎn)性，也是機(jī) 械零件失效的主要原因之一。械零件失效的主要原因之一。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂。 疲勞斷裂可疲勞斷裂可 用交變應(yīng)力用交變應(yīng)力循環(huán)次數(shù)曲線表示，如圖循環(huán)次數(shù)曲線表示，如圖2.1.62.1.6所示。所示。 圖圖2.1.6 疲勞曲線示意圖疲勞曲線示意圖 提問提問: 疲勞斷裂是如何產(chǎn)生的？疲勞斷裂是如何產(chǎn)生的？ 疲勞斷裂是由于零件中存在缺陷，如裂紋、夾雜、刀痕等疲勞斷裂是由于零件中存在缺

37、陷，如裂紋、夾雜、刀痕等 疲勞源，在循環(huán)應(yīng)力作用下疲勞源處產(chǎn)生疲勞裂紋，這種疲勞源，在循環(huán)應(yīng)力作用下疲勞源處產(chǎn)生疲勞裂紋，這種 疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，減小了零件的有效承載面積，最后當(dāng)疲勞裂紋不斷擴(kuò)展，減小了零件的有效承載面積，最后當(dāng) 截面減小到不能承受外力時(shí)，零件即發(fā)生突然斷裂。截面減小到不能承受外力時(shí)，零件即發(fā)生突然斷裂。 疲勞曲線疲勞曲線 -1 N n 2 1 N1N2NnNc 鋼鐵材料：鋼鐵材料：107次次 有色金屬：有色金屬：108次次 材料經(jīng)材料經(jīng) 受相當(dāng)受相當(dāng) 循環(huán)周循環(huán)周 次不發(fā)次不發(fā) 生斷裂生斷裂 的最大的最大 應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn) 實(shí)際生產(chǎn)中提高疲勞強(qiáng)度的方法：實(shí)際生產(chǎn)中提高疲勞強(qiáng)度的方

38、法： 1、避免或減少材料在冶煉和加工過程中造成的裂紋、夾雜、避免或減少材料在冶煉和加工過程中造成的裂紋、夾雜、 疏松、氣孔、表面刀痕和碰傷等缺陷；疏松、氣孔、表面刀痕和碰傷等缺陷； 2、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能避免出現(xiàn)尖角、溝槽、圓角過、零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能避免出現(xiàn)尖角、溝槽、圓角過 小和截面突變等，以減少應(yīng)力集中。小和截面突變等，以減少應(yīng)力集中。 3、對(duì)零件表面采用噴丸、冷滾壓、表面淬火和滲、鍍處理、對(duì)零件表面采用噴丸、冷滾壓、表面淬火和滲、鍍處理 等工藝，以強(qiáng)化零件表面。等工藝，以強(qiáng)化零件表面。 總總 結(jié)結(jié) 力學(xué)力學(xué) 性能性能 性能判據(jù)性能判據(jù) 含義含義 名稱名稱符號(hào)符號(hào) 強(qiáng)度強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)

39、度抗拉強(qiáng)度RmRm試樣拉斷前所能承受的最大試樣拉斷前所能承受的最大 應(yīng)力應(yīng)力 彈性極限彈性極限Re金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí)金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí) 所能承受的最大應(yīng)力。所能承受的最大應(yīng)力。 屈服點(diǎn)屈服點(diǎn)ReHReH( (上上) ) ReLReL( (下下) ) 拉伸試驗(yàn)產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的拉伸試驗(yàn)產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的 應(yīng)力，試驗(yàn)產(chǎn)生明顯塑形變應(yīng)力，試驗(yàn)產(chǎn)生明顯塑形變 形形 規(guī)定殘余規(guī)定殘余 伸長(zhǎng)應(yīng)力伸長(zhǎng)應(yīng)力 R R 0.2 0.2 規(guī)定殘余伸長(zhǎng)率為規(guī)定殘余伸長(zhǎng)率為0.2%時(shí)的時(shí)的 應(yīng)力應(yīng)力 力學(xué)力學(xué) 性能性能 性能判據(jù)性能判據(jù) 含義含義 名稱名稱符號(hào)符號(hào) 塑性塑性 斷面收縮斷面收縮 率率 Z Z試樣橫

40、截面積的最大縮減量與原試樣橫截面積的最大縮減量與原 始橫截面積的百分比始橫截面積的百分比 斷后伸長(zhǎng)斷后伸長(zhǎng) 率率 A A斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距斷后標(biāo)距的殘余伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距 的百分比的百分比 韌性韌性沖擊吸收沖擊吸收 功功 Ak試樣沖斷所吸收的能量試樣沖斷所吸收的能量 疲勞疲勞疲勞極限疲勞極限-1 -1 試樣受無數(shù)次循環(huán)應(yīng)力作用后仍試樣受無數(shù)次循環(huán)應(yīng)力作用后仍 不破斷的最大應(yīng)力不破斷的最大應(yīng)力 力學(xué)力學(xué) 性能性能 性能判據(jù)性能判據(jù) 含義含義 名稱名稱符號(hào)符號(hào) 硬度硬度 布氏硬度布氏硬度 HBS HBW 球形壓痕單位面積上承受的球形壓痕單位面積上承受的 平均壓力平均壓力 洛氏硬度洛氏硬度 H

41、RA HRB HRC 用洛氏硬度標(biāo)尺的滿程與壓用洛氏硬度標(biāo)尺的滿程與壓 痕深度之差計(jì)算的硬度值痕深度之差計(jì)算的硬度值 維氏硬度維氏硬度 HV正四棱錐壓痕單位面積上承正四棱錐壓痕單位面積上承 受的平均壓力受的平均壓力 2.2 材料的物理性能材料的物理性能 材料的物理性能雖然不是結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，但在某材料的物理性能雖然不是結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的主要參數(shù)，但在某 些特定情況下卻是必須加以考慮的因素。些特定情況下卻是必須加以考慮的因素。 工程材料的物理性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、工程材料的物理性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、 熱膨脹性和磁性等，各種機(jī)械零件由于用途不同，對(duì)材料熱膨脹性和磁性等，

42、各種機(jī)械零件由于用途不同，對(duì)材料 的物理性能要求也有所不同。的物理性能要求也有所不同。 1. 密度密度 材料單位體積所具有的質(zhì)量稱為密度?？估瓘?qiáng)度與密度之材料單位體積所具有的質(zhì)量稱為密度?？估瓘?qiáng)度與密度之 比稱為比強(qiáng)度。密度是工程材料特性之一，工程上通常用比稱為比強(qiáng)度。密度是工程材料特性之一，工程上通常用 密度來計(jì)算零件毛坯的質(zhì)量。材料的密度直接關(guān)系到由它密度來計(jì)算零件毛坯的質(zhì)量。材料的密度直接關(guān)系到由它 所制成的零件或構(gòu)件的重量或緊湊程度，這一點(diǎn)對(duì)于要求所制成的零件或構(gòu)件的重量或緊湊程度，這一點(diǎn)對(duì)于要求 減輕機(jī)件自重的航空和宇航工業(yè)制件具有特別重要的意義，減輕機(jī)件自重的航空和宇航工業(yè)制件具有

43、特別重要的意義， 例如飛機(jī)、火箭等。用密度小的鋁合金制作同樣零件，比例如飛機(jī)、火箭等。用密度小的鋁合金制作同樣零件，比 鋼材制造的零件重量可減輕鋼材制造的零件重量可減輕1/31/4。 2. 熔點(diǎn)熔點(diǎn) 材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的熔化溫度稱為熔點(diǎn)。金屬都有材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)的熔化溫度稱為熔點(diǎn)。金屬都有 固定的熔點(diǎn)，而合金的熔點(diǎn)取決于成分，例如，鋼是鐵和固定的熔點(diǎn)，而合金的熔點(diǎn)取決于成分，例如，鋼是鐵和 碳組成的合金，含碳量不同，熔點(diǎn)也不同。根據(jù)熔點(diǎn)的不碳組成的合金，含碳量不同，熔點(diǎn)也不同。根據(jù)熔點(diǎn)的不 同，金屬材料又分為低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬。熔點(diǎn)高的同，金屬材料又分為低熔點(diǎn)金屬和高熔點(diǎn)金屬。熔

44、點(diǎn)高的 金屬稱為難熔金屬金屬稱為難熔金屬(如如W、Mo、V等等)，可用來制造耐高溫，可用來制造耐高溫 零件，例如，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室需用高熔點(diǎn)合金來制造。零件，例如，噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室需用高熔點(diǎn)合金來制造。 熔點(diǎn)低的金屬熔點(diǎn)低的金屬(Sn、Pb等等)，可用來制造印刷鉛字和電路，可用來制造印刷鉛字和電路 上的熔絲等。對(duì)于熱加工材料，熔點(diǎn)是制定熱加工工藝的上的熔絲等。對(duì)于熱加工材料，熔點(diǎn)是制定熱加工工藝的 重要依據(jù)之一，例如，鑄鐵和鑄鋁熔點(diǎn)不同，它們的熔煉重要依據(jù)之一，例如，鑄鐵和鑄鋁熔點(diǎn)不同，它們的熔煉 工藝有較大區(qū)別。工藝有較大區(qū)別。 3.導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性能是

45、工程上選擇材料傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。導(dǎo)熱性能是工程上選擇 保溫或熱交換材料的重要依據(jù)之一，也是確定機(jī)件熱處理保溫或熱交換材料的重要依據(jù)之一，也是確定機(jī)件熱處理 保溫時(shí)間的一個(gè)參數(shù)。如果熱處理件所用材料的導(dǎo)熱性差，保溫時(shí)間的一個(gè)參數(shù)。如果熱處理件所用材料的導(dǎo)熱性差， 則在加熱或冷卻時(shí)，表面與心部會(huì)產(chǎn)生較大的溫差，造成則在加熱或冷卻時(shí)，表面與心部會(huì)產(chǎn)生較大的溫差，造成 不同程度的膨脹或收縮，導(dǎo)致機(jī)件破裂。一般來說，金屬不同程度的膨脹或收縮，導(dǎo)致機(jī)件破裂。一般來說，金屬 材料的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)高于非金屬材料，而合金的導(dǎo)熱性比純金材料的導(dǎo)熱性遠(yuǎn)高于非金屬材料，而合金的導(dǎo)熱性比純金 屬差。例如，合金鋼的導(dǎo)熱

46、性較差，當(dāng)其進(jìn)行鍛造或熱處屬差。例如，合金鋼的導(dǎo)熱性較差，當(dāng)其進(jìn)行鍛造或熱處 理時(shí)，加熱速度應(yīng)慢一些，否則會(huì)形成較大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn)理時(shí)，加熱速度應(yīng)慢一些，否則會(huì)形成較大的內(nèi)應(yīng)力而產(chǎn) 生裂紋。生裂紋。 4. 熱膨脹性熱膨脹性 材料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或收縮的特性稱為熱膨脹性。材料隨溫度變化體積發(fā)生膨脹或收縮的特性稱為熱膨脹性。 一般材料都具有熱脹和冷縮的特點(diǎn)。在工程實(shí)際中，許多一般材料都具有熱脹和冷縮的特點(diǎn)。在工程實(shí)際中，許多 場(chǎng)合要考慮熱膨脹性。例如，相互配合的柴油機(jī)活塞和缸場(chǎng)合要考慮熱膨脹性。例如，相互配合的柴油機(jī)活塞和缸 套之間間隙很小，既要允許活塞在缸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)又要保套之間間隙很小，既

47、要允許活塞在缸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)又要保 證氣密性，這就要求活塞與缸套材料的熱膨脹性要相近，證氣密性，這就要求活塞與缸套材料的熱膨脹性要相近， 才能避免二者卡住或漏氣；鋪設(shè)鐵軌時(shí)，兩根鋼軌銜接處才能避免二者卡住或漏氣；鋪設(shè)鐵軌時(shí)，兩根鋼軌銜接處 應(yīng)留有一定空隙，讓鋼軌在長(zhǎng)度方向有伸縮的余地；制定應(yīng)留有一定空隙，讓鋼軌在長(zhǎng)度方向有伸縮的余地；制定 熱加工工藝時(shí)，應(yīng)考慮材料的熱膨脹影響，盡量減小工件熱加工工藝時(shí)，應(yīng)考慮材料的熱膨脹影響，盡量減小工件 的變形和開裂等。的變形和開裂等。 5.導(dǎo)電性導(dǎo)電性 材料的導(dǎo)電性常用電阻率表示。電阻率表示單位長(zhǎng)度、單材料的導(dǎo)電性常用電阻率表示。電阻率表示單位長(zhǎng)度、單 位面

48、積導(dǎo)體的電阻，其單位為位面積導(dǎo)體的電阻，其單位為m。電阻率越低，材料的。電阻率越低，材料的 導(dǎo)電性越好。金屬通常具有較好的導(dǎo)電性，其中最好的是導(dǎo)電性越好。金屬通常具有較好的導(dǎo)電性，其中最好的是 銀，銅和鋁次之。金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度銀，銅和鋁次之。金屬具有正的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度 升高，電阻增大。含有雜質(zhì)或受到冷變形會(huì)導(dǎo)致金屬的電升高，電阻增大。含有雜質(zhì)或受到冷變形會(huì)導(dǎo)致金屬的電 阻上升。阻上升。 6.磁性磁性 材料在磁場(chǎng)中能被磁化或?qū)Т诺哪芰ΨQ為導(dǎo)磁性或磁性。材料在磁場(chǎng)中能被磁化或?qū)Т诺哪芰ΨQ為導(dǎo)磁性或磁性。 金屬材料可分為鐵磁性材料、順磁性材料和抗磁性材料。鐵金屬材料可分為鐵

49、磁性材料、順磁性材料和抗磁性材料。鐵 磁性材料（如鐵、鈷等）在外磁場(chǎng)中能強(qiáng)烈地被磁化，可用磁性材料（如鐵、鈷等）在外磁場(chǎng)中能強(qiáng)烈地被磁化，可用 于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等；抗磁性材料（如銅、于制造變壓器、電動(dòng)機(jī)、測(cè)量?jī)x表等；抗磁性材料（如銅、 鋅等）能抗拒或削弱外磁場(chǎng)對(duì)材料本身的磁化作用，可用于鋅等）能抗拒或削弱外磁場(chǎng)對(duì)材料本身的磁化作用，可用于 要求避免電磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料，如航海羅盤等；順要求避免電磁場(chǎng)干擾的零件和結(jié)構(gòu)材料，如航海羅盤等；順 磁性材料（如錳、鉻等）在外磁場(chǎng)中只能微弱地被磁化，多磁性材料（如錳、鉻等）在外磁場(chǎng)中只能微弱地被磁化，多 用于磁量子放大器和光量子放大器，在工業(yè)上應(yīng)用極少。用于磁量子放大器和光量子放大器，在工業(yè)上應(yīng)用極少。 2.3 材料的化學(xué)性能材料的化學(xué)性能 金屬及其合金的化學(xué)性能主要指它們?cè)谑覝亟饘偌捌浜辖鸬幕瘜W(xué)性能主要指它們?cè)谑覝?或高溫時(shí)抵抗各種介質(zhì)化學(xué)侵蝕的能力，主要有或高溫時(shí)抵抗各種介質(zhì)化學(xué)侵蝕的能力，主要有 耐腐蝕性、抗氧化性。耐腐蝕性、抗氧化性。 1、耐腐蝕性、耐腐蝕性 腐蝕是材料在外部介質(zhì)作用下發(fā)生失效現(xiàn)象的主要原因。腐蝕是材料在外部介質(zhì)作用下發(fā)生失效現(xiàn)象的主要原因。 材料抵抗各種介質(zhì)腐蝕破壞的能力稱為耐腐蝕性。一般來材料抵抗各種介質(zhì)腐蝕破壞的能力稱為耐腐蝕性。一般來 說，非金屬材料的耐腐蝕性要高于金屬材料。