金屬材料與熱處理

1、世界四大材料世界四大材料：鋼鐵、木材、塑料、水泥鋼鐵、木材、塑料、水泥材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料材料分：金屬材料、非金屬材料、復(fù)合材料金屬材料金屬材料指鋼鐵、有色金屬等材料指鋼鐵、有色金屬等材料非金屬材料非金屬材料無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)高分子材料（陶瓷、水泥、高分子材料（陶瓷、水泥、木材等），木材等），有機(jī)有機(jī)高分子材料（如塑料、橡膠），高分子材料（如塑料、橡膠），復(fù)合材料復(fù)合材料-玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料、硼纖維材料料?，F(xiàn)在新材料現(xiàn)在新材料- -納米材料、智能材料納米材料、智能材料 材料按材料按物質(zhì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)結(jié)構(gòu)不同分不同分： 金屬材料金屬材料、非金屬材料非金屬材料

2、（有機(jī)高分子材料和陶瓷（有機(jī)高分子材料和陶瓷料料)、復(fù)合材料復(fù)合材料 材料按材料按用途用途不同分不同分： 機(jī)械工程材料機(jī)械工程材料、土木工程材料、電工材料、電子材、土木工程材料、電工材料、電子材料料 材料按材料按功能功能不同分不同分： 結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等結(jié)構(gòu)材料、功能材料、磁性材料等材料分類材料分類復(fù)合材料復(fù)合材料金屬材料金屬材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料材料發(fā)展概括材料發(fā)展概括 石器時(shí)代石器時(shí)代銅器時(shí)代：銅器時(shí)代：司母戊鼎司母戊鼎（公元前（公元前11111616世紀(jì)）世紀(jì)）1130113078078011001100戰(zhàn)國(guó)編鐘戰(zhàn)國(guó)編鐘（前前475475221221年）年）

3、6565個(gè)個(gè) 總重總重2500Kg2500Kg天然石，獸骨，樹(shù)枝天然石，獸骨，樹(shù)枝泥巴（日曬泥巴（日曬原始陶器；火燒原始陶器；火燒瓷器用具瓷器用具） 鐵器時(shí)代鐵器時(shí)代 滄州大獅滄州大獅（公元公元953953年年 ）重）重50T ,50T ,長(zhǎng)長(zhǎng)5.3m,5.3m,寬寬3m3m人工復(fù)合材人工復(fù)合材 料料 塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等塑料、橡膠、陶瓷、鈦合金、碳纖維、納米等陶器時(shí)代陶器時(shí)代滄州鐵滄州鐵獅獅鑄造于鑄造于公公元元953953年。年。鐵獅子通鐵獅子通高高5.785.78米，米，身長(zhǎng)身長(zhǎng)6.56.5米，體寬米，體寬3.173.17米，米，重約重約4040噸噸本課程的性質(zhì)和目的本

4、課程的性質(zhì)和目的是機(jī)械類專業(yè)必修的一門專業(yè)技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)必修的一門專業(yè)技術(shù)2、目的目的：a獲得有關(guān)金屬熱處理、金屬材料的基本知識(shí)。獲得有關(guān)金屬熱處理、金屬材料的基本知識(shí)。 b熟悉常見(jiàn)金屬材料的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用；了解它熟悉常見(jiàn)金屬材料的牌號(hào)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用；了解它 們之間成分、組織、性能、熱處理的關(guān)系。們之間成分、組織、性能、熱處理的關(guān)系。c 具有選擇零件材料的能力，確定加工工藝路線的能力。具有選擇零件材料的能力，確定加工工藝路線的能力。d 為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。為后續(xù)課程和從事技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。 1、性質(zhì)性質(zhì)：本課本課學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法方法是是：預(yù)習(xí)預(yù)習(xí) 、筆記、筆記 、復(fù)習(xí)、討論

5、問(wèn)題、復(fù)習(xí)、討論問(wèn)題本教材的本教材的重點(diǎn)重點(diǎn)：常見(jiàn)的材料牌號(hào)及應(yīng)用，鋼的熱處理：常見(jiàn)的材料牌號(hào)及應(yīng)用，鋼的熱處理基礎(chǔ)課?；A(chǔ)課。第一章第一章 金屬的性能金屬的性能金屬材料的性能金屬材料的性能使用性能使用性能力學(xué)、物理、化學(xué)力學(xué)、物理、化學(xué)力學(xué)性能力學(xué)性能：受外力作用下所表現(xiàn)出的性能受外力作用下所表現(xiàn)出的性能。不能說(shuō)：機(jī)械性能不能說(shuō)：機(jī)械性能 判據(jù)判據(jù) 如：如： 強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等第一節(jié)第一節(jié) 金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能工藝性能工藝性能鑄造、鍛壓、焊接、切削加工鑄造、鍛壓、焊接、切削加工一、基本概念一、基本概念1、彈性：指物體在外力作用下改變基

6、本形狀和尺寸，當(dāng)、彈性：指物體在外力作用下改變基本形狀和尺寸，當(dāng)外力卸除后物體又恢復(fù)到其原始形狀和尺寸的特性。外力卸除后物體又恢復(fù)到其原始形狀和尺寸的特性。研究力學(xué)性能意義研究力學(xué)性能意義：是選擇和使用金屬材料的重要依據(jù)2、內(nèi)力：金屬受到外力時(shí)為保其不變形，在材料內(nèi)部作用、內(nèi)力：金屬受到外力時(shí)為保其不變形，在材料內(nèi)部作用者與外力相對(duì)抗的力稱為內(nèi)力。者與外力相對(duì)抗的力稱為內(nèi)力。3、應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e上的內(nèi)力。、應(yīng)力：?jiǎn)挝幻娣e上的內(nèi)力。4、應(yīng)變：指由外力所引起的物體原始尺寸或形狀的相對(duì)變、應(yīng)變：指由外力所引起的物體原始尺寸或形狀的相對(duì)變化；通常以百分比（化；通常以百分比（%）表示）表示5、載荷：金屬材

7、料在加工及使用過(guò)程中所受的外力。、載荷：金屬材料在加工及使用過(guò)程中所受的外力。按作用性質(zhì)分：按作用性質(zhì)分： 靜載荷：指大小不變或變化過(guò)程緩慢的載荷。靜載荷：指大小不變或變化過(guò)程緩慢的載荷。沖擊載荷：在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。沖擊載荷：在短時(shí)間內(nèi)以較高速度作用于零件上的載荷。循環(huán)載荷：指大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷循環(huán)載荷：指大小、方向隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的載荷按作用形式不同分：按作用形式不同分：6、變形：材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，、變形：材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化， 稱為變形。分為彈性變形與塑性變形稱為變形。分為彈性變形與塑性變形 外力去處后能夠

8、恢復(fù)的變形稱為彈性變形。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。外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。一、強(qiáng)度一、強(qiáng)度概念：強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形（塑性變形強(qiáng)度是指金屬抵抗永久變形（塑性變形）和斷裂和斷裂 的能力的能力。通過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)得大小。強(qiáng)度的大小通常用應(yīng)力來(lái)表示。 =F/S -應(yīng)力應(yīng)力 Pa 1 Pa=1N/m2 1M Pa=106Pa 按載荷的作用方式不同，強(qiáng)度可分為：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、按載荷的作用方式不同，強(qiáng)度可分為：抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、和抗扭強(qiáng)度。抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、和抗扭強(qiáng)度。注意：一般多以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬?gòu)?qiáng)度高低

9、的指標(biāo)。注意：一般多以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬?gòu)?qiáng)度高低的指標(biāo)。拉伸實(shí)驗(yàn)拉伸實(shí)驗(yàn)（金屬的抗拉強(qiáng)度和塑性都是通過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)定）（金屬的抗拉強(qiáng)度和塑性都是通過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)定）（GB/T228-2002）1. 拉伸試樣拉伸試樣2. 力力伸長(zhǎng)曲線伸長(zhǎng)曲線（以低碳鋼試樣為例）（以低碳鋼試樣為例）3. 脆性材料的拉伸曲線脆性材料的拉伸曲線1. 拉伸試樣（拉伸試樣（GB6397-86）長(zhǎng)試樣：長(zhǎng)試樣：L0=10d0短試樣：短試樣：L0=5d0 萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī) a) WE系列液壓式 b) WDW系列電子式2. 力伸長(zhǎng)曲線力伸長(zhǎng)曲線彈性變形階段彈性變形階段屈服階段屈服階段頸縮現(xiàn)象頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與

10、伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。中得出的拉伸力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系曲線。強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段 (a)試樣 (b)伸長(zhǎng) (c)產(chǎn)生縮頸 (d)斷裂拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象LF0 03. 脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對(duì)比）脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對(duì)比）脆性材料在斷裂前沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象。脆性材料在斷裂前沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象。 應(yīng)力應(yīng)力 = P/F0應(yīng)變應(yīng)變 = (l-l0)/l0三、強(qiáng)度三、強(qiáng)度 金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和破壞的能力破壞的能力 工程上工程上常用常用的金屬材料的的金屬材料的強(qiáng)度強(qiáng)度指標(biāo)指標(biāo)： 屈服點(diǎn)（屈服點(diǎn)（ s ）或規(guī)定殘余）或規(guī)定殘余伸

11、長(zhǎng)應(yīng)力（伸長(zhǎng)應(yīng)力（ r）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度(b)屈服點(diǎn)（ s ）:指材料產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力指材料產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力0.2:r規(guī)定殘余伸長(zhǎng)率為0.2%時(shí)的應(yīng)力0ssFS材料屈服時(shí)的拉力（N） 屈服點(diǎn)（屈服極限）0.2原標(biāo)準(zhǔn)（GB228-76）： 屈服強(qiáng)度很重要，大多數(shù)很重要，大多數(shù)零件不允許有塑零件不允許有塑性變形性變形規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力:對(duì)有明顯屈服現(xiàn)對(duì)有明顯屈服現(xiàn)象的材料象的材料對(duì)無(wú)明顯屈服現(xiàn)對(duì)無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的材料象的材料抗拉強(qiáng)度:材料在拉伸條件下所能承受最大力的應(yīng)力值0bbFS拉伸過(guò)程中最大的拉力（N） 強(qiáng)度的意義強(qiáng)度的意義 強(qiáng)度是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力，一般鋼材的屈服強(qiáng)度在20010

12、00MPa 之間。 強(qiáng)度越高，表明材料在工作時(shí)越可以承受較高的載荷。當(dāng)載荷一定時(shí)，選用高強(qiáng)度的材料，可以減小構(gòu)件或零件的尺寸，從而減小其自重。 因此，提高材料的強(qiáng)度是材料科學(xué)中的重要課題，稱之為材料的強(qiáng)化。二、塑性二、塑性 在外力作用下金屬材料在斷裂前產(chǎn)生不在外力作用下金屬材料在斷裂前產(chǎn)生不可逆永久變形的能力可逆永久變形的能力 常用的塑性判據(jù)常用的塑性判據(jù)： 拉伸時(shí)的拉伸時(shí)的斷后伸長(zhǎng)率斷后伸長(zhǎng)率和和斷面收縮率斷面收縮率1、斷后伸長(zhǎng)率由于同一材料用不同長(zhǎng)度的試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率由于同一材料用不同長(zhǎng)度的試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率數(shù)值不數(shù)值不同，因此應(yīng)注明試樣尺寸比例。如同，因此應(yīng)注明試樣尺寸比例。如:

13、10試樣試樣 L0=10d0 5 試樣試樣 L0=5d010100%oLLL試樣拉斷后的標(biāo)距（mm）1L oL 試樣原始標(biāo)距（mm）2、斷面收縮率010100%SSL試樣斷裂后縮頸處的最小橫截面積（mm2）1S oS 試樣原始截面積（mm2） . 塑性對(duì)材料的意義塑性對(duì)材料的意義:1.是金屬材料進(jìn)行壓力加工的必要條件是金屬材料進(jìn)行壓力加工的必要條件;2.提高安全性提高安全性:因?yàn)榱慵诠ぷ鲿r(shí)萬(wàn)一超因?yàn)榱慵诠ぷ鲿r(shí)萬(wàn)一超載，也會(huì)由于塑性變形使材料強(qiáng)化而避載，也會(huì)由于塑性變形使材料強(qiáng)化而避免突然斷裂免突然斷裂 強(qiáng)度與塑性是一對(duì)相互矛盾的性能指標(biāo)。在金屬材料的工程應(yīng)用中，要提高強(qiáng)度，就要犧牲一部分塑

14、性。反之，要改善塑性，就必須犧牲一部分強(qiáng)度。 正所謂“魚和熊掌二者不能兼得”。但通過(guò)細(xì)化金屬材料的顯微組織，可以同時(shí)提高材料的強(qiáng)度和塑性。通常情況下金屬的伸長(zhǎng)率不超過(guò)90% ，而有些金屬及其合金在某些特定的條件下，最大伸長(zhǎng)率可高達(dá)1000%2000% ，個(gè)別的可達(dá)6000% ，這種現(xiàn)象稱為超塑性。由于超塑性狀態(tài)具有異常高的塑性，極小的流動(dòng)應(yīng)力，極大的活性及擴(kuò)散能力，在壓力加工、熱處理、焊接、鑄造、甚至切削加工等很多領(lǐng)域被中應(yīng)用。 GB/T 228-2002新標(biāo)準(zhǔn) GB/T 228-1987舊標(biāo)準(zhǔn)名稱符號(hào)名稱符號(hào)屈服強(qiáng)度屈服點(diǎn)s上屈服強(qiáng)度ReH上屈服點(diǎn)sU下屈服強(qiáng)度ReL下屈服點(diǎn)sL規(guī)定殘余延伸

15、強(qiáng)度Rr規(guī)定殘余延伸應(yīng)力r抗拉強(qiáng)度Rm抗拉強(qiáng)度b斷后伸長(zhǎng)率A或A11.3斷后伸長(zhǎng)率5或10斷面收縮率Z斷面收縮率三、硬三、硬 度度硬度：硬度：硬度試驗(yàn)方法硬度試驗(yàn)方法:壓入法壓入法 它是材料性能的一個(gè)綜合的物理量。它是材料性能的一個(gè)綜合的物理量。(表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)金屬材料抵抗表示金屬材料在一個(gè)小的體積范圍內(nèi)金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力）局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力）硬度是各種零件和工具必須具備的力學(xué)性能指標(biāo)。硬度是各種零件和工具必須具備的力學(xué)性能指標(biāo)。布氏硬度（布氏硬度（HB）洛氏硬度（洛氏硬度（HR）維氏硬度（維氏硬度（HV） 材料抵抗

16、表面局部塑性變形的能力。材料抵抗表面局部塑性變形的能力。一、布氏硬度1、測(cè)定原理布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì) 布氏硬度試驗(yàn)原理圖)/()(2102. 0102. 0)(222mmNdDDDFSFWHBS壓2、計(jì)算公式HBS：淬火鋼球作壓頭；適用于450HBSHBW：硬質(zhì)合金作壓頭；適用于650HBW試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)被測(cè)的材料不同，球直徑、試驗(yàn)力及試試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)被測(cè)的材料不同，球直徑、試驗(yàn)力及試驗(yàn)力保持時(shí)間按表驗(yàn)力保持時(shí)間按表1-1選擇選擇材料材料種類種類布氏硬度范布氏硬度范圍圍HBSHBS（HBWHBW）試樣厚試樣厚度度/ /mmmm0.1020.102球的直球的直徑徑/ /mmmm試驗(yàn)力試驗(yàn)力F/F/K

17、NKN（k k g f)g f)試驗(yàn)力試驗(yàn)力保持時(shí)保持時(shí)間間/ /s s鋼、鋼、鑄鐵鑄鐵140-450140-4506 63 34 42 222303010.010.05.05.02.52.529.42(3000)29.42(3000)7.355(750)7.355(750)1.839(187.5)1.839(187.5)1212140666 63 3101010.010.05.05.09.807(1000)9.807(1000)2.452(250)2.452(250)1212非鐵非鐵金屬金屬1301306 63 34 42 22662.52.510.010.02.452(250)2.452(

18、250)6060表表1-1 布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范布氏硬度試驗(yàn)規(guī)范3、表示方法XXX HBS(W) XX / XXX / XX硬度值壓頭直徑（mm）試驗(yàn)力保持 時(shí)間（s）500HBW5/750例：表示用直徑5mm硬質(zhì)合金球在7355N試驗(yàn)力作用下保持1015s測(cè)得的布氏硬度值為500120HBS10/1000/30表示用直徑10mm鋼球壓頭在9807N試驗(yàn)力作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度值為120習(xí)慣上布氏硬度值不標(biāo)出試驗(yàn)規(guī)范，如 170HBS。 4、適用范圍常用于測(cè)小于450HBS的原材料或零件毛坯的硬度，不能測(cè)淬火鋼件的硬度。優(yōu)點(diǎn)：測(cè)值重復(fù)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)值重復(fù)性強(qiáng)、測(cè)量結(jié)果性強(qiáng)、測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確準(zhǔn)確缺點(diǎn)：

19、壓痕大，不缺點(diǎn)：壓痕大，不適合成品檢驗(yàn)適合成品檢驗(yàn)二、洛氏硬度測(cè)定原理硬度硬度符號(hào)符號(hào)壓頭類壓頭類型型總實(shí)總實(shí)驗(yàn)力驗(yàn)力F/N 硬度值有效范圍硬度值有效范圍應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍HRA金剛石金剛石圓錐體圓錐體58870 08585適用于測(cè)量硬質(zhì)合金、表面淬硬適用于測(cè)量硬質(zhì)合金、表面淬硬層或滲碳層層或滲碳層HRB直徑為直徑為1.588mm鋼球鋼球98025100100適用于測(cè)量非鐵金屬適用于測(cè)量非鐵金屬,退火、退火、正正火鋼等火鋼等HRC金剛石金剛石圓錐體圓錐體1470206767適用于調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等適用于調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)被測(cè)的材料不同，壓頭的類型、試驗(yàn)力及按表試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)被測(cè)的材料不同，

20、壓頭的類型、試驗(yàn)力及按表1-2選擇，對(duì)應(yīng)的洛氏硬度標(biāo)尺為選擇，對(duì)應(yīng)的洛氏硬度標(biāo)尺為HRA、HRB、HRC三種三種表表1-2 常用的三種洛氏硬度的試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍常用的三種洛氏硬度的試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍2、符號(hào)002. 0hkHR3、表示方法硬度值+HR52HRC70HRA例：洛氏硬度洛氏硬度HRC可以可以用于硬度很高的材料用于硬度很高的材料，在鋼件熱處理質(zhì)量，在鋼件熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。檢查中應(yīng)用最多。4、適用范圍優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量迅速簡(jiǎn)便，壓痕小，可在成品零件上檢測(cè) 。三、維氏硬度1、測(cè)定原理用一定的試驗(yàn)力F，將頂角為1360的金剛石四棱錐壓入金屬表面，保持一定時(shí)間后卸去試驗(yàn)力，然后測(cè)出壓痕對(duì)角

21、線長(zhǎng)度d1、d2（mm），并求出壓痕對(duì)角線的平均值d。 2、計(jì)算公式21891. 0dFHV 3、表示方法硬度值+HV+試驗(yàn)力/保持時(shí)間如：640HV30/204、適用范圍適用于測(cè)量零件薄的表面硬化層的硬度。四、沖擊韌性 強(qiáng)度、硬度、塑性等力學(xué)性能指標(biāo)都是材料在靜載荷作用下的表現(xiàn)。 材料在工作時(shí)還經(jīng)常受到動(dòng)載荷的作用，沖擊載荷就是常見(jiàn)的一種。 在設(shè)計(jì)和制造受沖擊載荷的零件和工具（如鍛錘、沖床、鉚釘槍等）時(shí)，必須考慮所用材料除具有足夠的靜載荷作用下得力學(xué)性能指標(biāo)外，還必須具有足夠的抵抗沖擊載荷的能力。 沖擊載荷與靜載荷的主要區(qū)別在于加載時(shí)間短、加載速率高、應(yīng)力集中。由于加載速率提高，金屬形變速率

22、也隨之增加。 沖擊載荷對(duì)材料的作用效果或破壞效應(yīng)大于靜載荷。 材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力，稱為沖擊韌性。 示例：玻璃在沖擊載荷作用下非常容易破裂，說(shuō)明其沖擊韌性很低。1、沖擊試驗(yàn) 沖擊試樣 沖擊試驗(yàn)原理 一次擺錘沖擊試驗(yàn) 沖擊韌性的表示方法 如不能制備標(biāo)準(zhǔn)試佯，可采用寬度7.5mm或5mm等小尺寸試祥,試樣的其他尺寸及公差與相應(yīng)缺口的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同，缺口應(yīng)開(kāi)在試樣的窄面上。其中5mm10mm55mm試樣常用于薄板材料的檢驗(yàn)。 焊接接頭沖擊試樣的形狀和尺寸與相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)試樣相同，但其缺口軸線應(yīng)當(dāng)垂直焊縫表面。 原理 沖擊韌性可以通過(guò)一次擺錘沖擊試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，試驗(yàn)時(shí)將帶有U型或V型缺口的沖擊試樣

23、放在試驗(yàn)機(jī)架的支座上，將擺錘升至高度H1，使其具有勢(shì)能mgH1；然后使擺錘由此高度自由下落將試樣沖斷，并向另一方向升高至H2，這時(shí)擺錘的勢(shì)能為mgH2。 所以，擺錘用于沖斷試樣的能量 AK=mg（H1-H2），即為沖擊功（焦耳/J）。 2.材料沖擊韌性的表示方法 國(guó)標(biāo)GB/T2291994 沖擊功吸收功：表征金屬材料沖擊韌性高低的指標(biāo)是沖擊功吸收功，也就是材料在斷裂前所吸收的能量。 根據(jù)試樣缺口的不同，沖擊吸收功用AKV和AKU表示，單位為焦耳，數(shù)值可從試驗(yàn)機(jī)的刻度盤上讀出。 2.材料沖擊韌性的表示方法 國(guó)標(biāo)GB/T2292007 沖擊吸收能量：表征金屬材料沖擊韌性高低的指標(biāo)是沖擊吸收能量;

24、Kmg（H1-H2）2.材料沖擊韌性的表示方法 按照國(guó)標(biāo)GB/T2292007，U型缺口試樣和V型缺口試樣的沖擊能量分別表示為KU和KV，并用下標(biāo)數(shù)字2或8表示擺錘刀刃半徑，如KU2 ，其單位是焦耳（J）。 沖擊吸收能量的大小直接由試驗(yàn)機(jī)的刻度盤上直接讀出。 沖擊吸收能量的值越大，材料的韌性越大，越可以承受較大的沖擊載荷。 沖擊吸收能量K或沖擊韌性值K越大，材料的韌性越大，越可以承受較大的沖擊載荷。一般把沖擊吸收能量低的材料稱為脆性材料，沖擊吸收能量高的材料稱為韌性材料?！拘≠Y料小資料】GB/T 2292007與GB/T 2291994相比，在金屬?zèng)_擊韌性的名稱和符號(hào)等方面有較大變化，為方便讀

25、者學(xué)習(xí)，將關(guān)于金屬材料沖擊韌性的新、舊標(biāo)準(zhǔn)名稱和符號(hào)對(duì)照列于下表中。新標(biāo)準(zhǔn)GB/T2292007舊標(biāo)準(zhǔn)GB/T2291994名稱符號(hào)名稱符號(hào)沖擊吸收能量K沖擊吸收功AKU型缺口試樣在2mm錘刃下的沖擊吸收能量KU 2U型缺口沖擊吸收功(2mm錘刃)AKUU型缺口試樣在8mm錘刃下的沖擊吸收能量KU 8V型缺口試樣在2mm錘刃下的沖擊吸收能量KV 2V型缺口沖擊吸收功(2mm錘刃)AKVV型缺口試樣在2mm錘刃下的沖擊吸收能量KV 8轉(zhuǎn)變溫度Tt韌脆轉(zhuǎn)變溫度TC 缺口沖擊試驗(yàn)最大的優(yōu)點(diǎn)就是測(cè)量迅速簡(jiǎn)便 用于控制材料的冶金質(zhì)量和鑄造、鍛造、焊接及熱處理等熱加工工藝的質(zhì)量。 用來(lái)評(píng)定材料的冷脆傾向（

26、測(cè)定韌脆轉(zhuǎn)變溫度）。設(shè)計(jì)時(shí)要求機(jī)件的服役溫度高于材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 3.沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用3.沖擊試驗(yàn)的應(yīng)用 缺口沖擊試驗(yàn)由于其本身反映一次或少數(shù)次大能量沖擊破斷抗力，因此對(duì)某些特殊服役條件下的零件，如彈殼、裝甲板、石油射孔槍等，有一定的參考價(jià)值。 通過(guò)一次擺錘沖擊試驗(yàn)測(cè)定的沖擊吸收吸收能量K是一個(gè)由強(qiáng)度和塑性共同決定的綜合性力學(xué)性能指標(biāo)，不能直接用于零件和構(gòu)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，但它是一個(gè)重要參考，所以將材料的沖擊韌性列為金屬材料的常規(guī)力學(xué)性能，ReL(Rr0.2)、Rm、A、Z和K被稱為金屬材料常規(guī)力學(xué)性能的五大指標(biāo)。 低溫脆性低溫脆性隨溫度降低，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的現(xiàn)象 。冷脆：材料因溫

27、度降低導(dǎo)致沖擊韌性的急劇下降并引起脆性破壞的現(xiàn)象。 對(duì)壓力容器、橋梁、汽車、船舶的影響較大。體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立方金溫度，而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有。屬?zèng)]有。 沖擊韌性與溫度有密切的關(guān)系，溫度降低，沖擊韌性隨之降低。當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟葧r(shí)材料的韌性急劇下降，材料將由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。這一溫度稱為轉(zhuǎn)變溫度（ Tt ）。 轉(zhuǎn)變溫度（ Tt ）越低，表明材料的低溫韌性越好，對(duì)于在寒冷地區(qū)使用的材料要十分重要。 金屬材料的成分對(duì)韌脆轉(zhuǎn)變溫度的影響很大，一般的碳素鋼，其韌脆轉(zhuǎn)變溫度（ Tt ）大約為-20，某些合金鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度（ Tt ）可達(dá)-40以下。

28、TITANIC建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào)TITANIC的沉沒(méi)的沉沒(méi)與船體材料的質(zhì)量與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)直接有關(guān)1912年4月號(hào)稱永不沉沒(méi)的泰坦尼克號(hào)（Titanic）首航沉沒(méi)于冰海，成了20世紀(jì)令人難以忘懷的悲慘海難。20世紀(jì)80年代后，材料科學(xué)家通過(guò)對(duì)打撈上來(lái)的泰坦尼克號(hào)船板進(jìn)行研究，回答了80年的未解之謎。由于Titanic 號(hào)采用了含硫高的鋼板，韌性很差，特別是在低溫呈脆性。所以，當(dāng)船在冰水中撞擊冰山時(shí)，脆性船板使船體產(chǎn)生很長(zhǎng)的裂紋，海水大量涌入使船迅速沉沒(méi)。下圖中左面的試樣取自海底的Titanic號(hào)，沖擊試樣是典型的脆性斷口，右面的是近代船用鋼板的沖擊試樣。4.4.提高提

29、高沖擊韌性的途徑?jīng)_擊韌性的途徑 沖擊韌性是一個(gè)對(duì)材料組織結(jié)構(gòu)相當(dāng)敏感的量，所以提高材料的沖擊韌性的途徑有： 改變材料的成分，如加入釩、鈦、鋁、氮等元素，通過(guò)細(xì)化晶粒來(lái)提高其韌性，尤其是低溫韌性； 提高材料的冶金質(zhì)量，減少偏析、夾渣、 氣泡等缺陷；五、疲勞強(qiáng)度 想想 一一 想想想想 一一 想想人工作久了就會(huì)感到疲勞，難道金屬工作久了也會(huì)疲勞嗎？金屬的疲勞能得到恢復(fù)嗎？金屬材料在受到交變應(yīng)力或重復(fù)循環(huán)應(yīng)力時(shí)，往往在工作應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度的情況下突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞。 1998年6月3日，德國(guó)發(fā)生了戰(zhàn)后最慘重的一起鐵路交通事故。一列高速列車脫軌，造成100多人遇難。 事故的原因已經(jīng)查清，是因?yàn)橐?/p>

30、節(jié)車廂的車輪“內(nèi)部疲勞斷裂”引起的。首先是一個(gè)車輪的輪箍發(fā)生斷裂，導(dǎo)致車輪脫軌，進(jìn)而造成車廂橫擺，此時(shí)列車正好過(guò)橋，橫擺的車廂以其巨大的力量將橋墩撞斷，造成橋梁坍塌，壓住了通過(guò)的列車車廂，并使已通過(guò)橋洞的車頭及前5節(jié)車廂斷開(kāi)，而后面的幾節(jié)車廂則在巨大慣性的推動(dòng)下接二連三地撞在坍塌的橋體上，從而導(dǎo)致了這場(chǎng)近50年來(lái)德國(guó)最慘重的鐵路事故。1.變動(dòng)載荷和循環(huán)應(yīng)力變動(dòng)載荷和循環(huán)應(yīng)力 1.變動(dòng)載荷 引起疲勞破壞的外力，指載荷大小、甚至方向均隨時(shí)間變化的載荷，其在單位面積上的平均值即為變動(dòng)應(yīng)力。 變動(dòng)應(yīng)力可分為規(guī)則周期變動(dòng)應(yīng)力(也稱循環(huán)應(yīng)力)和無(wú)規(guī)則隨機(jī)變動(dòng)應(yīng)力兩種。金屬疲勞產(chǎn)生的原因a)應(yīng)力大小變化 b

31、)c）應(yīng)力大小和方向都變化 d) 應(yīng)力大小和方向無(wú)規(guī)則變化 1.平均應(yīng)力平均應(yīng)力2.應(yīng)力幅應(yīng)力幅2minmaxm2minmaxat一個(gè)應(yīng)力循環(huán)一個(gè)應(yīng)力循環(huán)mamaxmin 2.疲勞斷裂疲勞斷裂 零件在循環(huán)應(yīng)力作用下零件在循環(huán)應(yīng)力作用下,在一處或幾處產(chǎn)生在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累積損傷局部永久性累積損傷,經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后突然產(chǎn)經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后突然產(chǎn)生斷裂的過(guò)程生斷裂的過(guò)程,稱為疲勞斷裂稱為疲勞斷裂. 疲勞斷裂由疲勞裂紋產(chǎn)生疲勞斷裂由疲勞裂紋產(chǎn)生擴(kuò)展擴(kuò)展瞬時(shí)斷瞬時(shí)斷裂三個(gè)階段組成。裂三個(gè)階段組成。 盡管疲勞失效的最終結(jié)果是部件的突然斷裂,但實(shí)際上它們是一個(gè)逐漸失效的過(guò)程，從開(kāi)始出現(xiàn)裂紋到最后破斷

32、需要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間。 疲勞斷裂的宏觀斷口一般由三個(gè)區(qū)域組成，即疲勞裂紋產(chǎn)生區(qū)（裂紋源）、裂紋擴(kuò)展區(qū)和最后斷裂區(qū)。3.疲勞斷口疲勞斷口3.疲勞斷口疲勞斷口軸的疲勞斷口軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片疲勞輝紋（掃描電鏡照片） 當(dāng)應(yīng)力低于某值時(shí)，材料經(jīng)受無(wú)限次循環(huán)應(yīng)力也不發(fā)生疲勞斷裂，此應(yīng)力稱為材料的疲勞極限，記作R（R為應(yīng)力比），就是S-N曲線中的平臺(tái)位置對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。 通常，材料的疲勞極限是在對(duì)稱彎曲疲勞條件下（R1）測(cè)定的，對(duì)稱彎曲疲勞極限記作-1。4.疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 若疲勞曲線上沒(méi)有水平部分，常以規(guī)定斷裂循環(huán)次數(shù)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為條件疲勞極限。 對(duì)一般低、中強(qiáng)度鋼：107周次 對(duì)高強(qiáng)度鋼：108

33、周次 對(duì)鋁合金，不銹鋼：108周次 對(duì)鈦合金：107周次 在工程中，有時(shí)根據(jù)零件壽命的要求，在規(guī)定的某一循環(huán)周次下，測(cè)出max，并稱之為疲勞強(qiáng)度，實(shí)際上就是條件疲勞極限。5.5.提高疲勞極限的途徑提高疲勞極限的途徑(1)(1)在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量避免尖角、缺口在零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量避免尖角、缺口和截面突變。和截面突變。 (2) (2) 提高零件表面加工質(zhì)量。提高零件表面加工質(zhì)量。 (3) (3) 對(duì)對(duì)材料表面材料表面進(jìn)行進(jìn)行強(qiáng)化處理。強(qiáng)化處理。四、 沖擊韌性在設(shè)計(jì)和制造受沖擊載荷的零件和工具（如鍛錘、沖床、鉚釘槍等）時(shí)，必須考慮所用材料的沖擊吸收功或沖擊韌度。一、擺錘式一次沖擊試驗(yàn)把試樣放在試驗(yàn)

34、機(jī)的支承面上，試樣的缺口背向擺錘沖擊方向。將質(zhì)量為把試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支承面上，試樣的缺口背向擺錘沖擊方向。將質(zhì)量為m的擺錘安放到規(guī)定的高度的擺錘安放到規(guī)定的高度H，然后下落，將試樣打斷，并擺過(guò)支點(diǎn)升到然后下落，將試樣打斷，并擺過(guò)支點(diǎn)升到某一高度某一高度h，試樣在沖擊試驗(yàn)力一次作用下，折斷時(shí)所吸收的功為沖擊吸收試樣在沖擊試驗(yàn)力一次作用下，折斷時(shí)所吸收的功為沖擊吸收功為功為Ak。1、試樣沖斷時(shí)所消耗的、試樣沖斷時(shí)所消耗的沖擊功沖擊功A k為為: A k = m g H m g h (J)2、沖擊韌度沖擊韌度a k AK a k = (J/cm) Sk二、沖擊吸收功和沖擊韌度就是試樣缺口處單位截面積

35、上就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。所消耗的沖擊功。沖擊吸收功 Ak 作為材料韌性判據(jù)，與溫度、試樣形狀、尺寸、表面粗糙度、內(nèi)部組織和缺陷有關(guān)。1.沖擊韌度對(duì)材料內(nèi)部缺陷反映很敏感沖擊韌度對(duì)材料內(nèi)部缺陷反映很敏感 能夠靈敏地顯示材料的宏觀缺陷和組織微小變化，因此在生產(chǎn)中可用來(lái)檢驗(yàn)材料的冶金質(zhì)量,熱加工質(zhì)量沖擊韌度對(duì)材料的意義:2.沖擊韌度隨溫度下降越?jīng)_擊韌度隨溫度下降越來(lái)越低來(lái)越低冷脆現(xiàn)象冷脆現(xiàn)象 在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以下，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，說(shuō)明低溫沖擊性能越好 第四節(jié) 疲勞強(qiáng)度交變應(yīng)力：交變應(yīng)力：是指大小和方向構(gòu)隨時(shí)間周期變化的應(yīng)力。材料的疲勞：材料的疲

36、勞：材料在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下，在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累計(jì)損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程。在多次交變應(yīng)力作用，金屬會(huì)在遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度在多次交變應(yīng)力作用，金屬會(huì)在遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度b，甚至小甚至小于屈服點(diǎn)于屈服點(diǎn)s。的應(yīng)力下失效（出現(xiàn)裂紋或完全斷裂）的應(yīng)力下失效（出現(xiàn)裂紋或完全斷裂） 疲勞破壞的原因：疲勞破壞的原因： 應(yīng)力集中微裂紋擴(kuò)展斷裂破壞。疲勞強(qiáng)度（疲勞強(qiáng)度（-1） ：金屬材料經(jīng)無(wú)窮多次（金屬材料經(jīng)無(wú)窮多次（107）應(yīng)力循環(huán)）應(yīng)力循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力值。疲勞曲線：疲勞曲線：實(shí)驗(yàn)證明，一般鋼鐵材料所受交變應(yīng)力最大值實(shí)驗(yàn)證明，一般

37、鋼鐵材料所受交變應(yīng)力最大值max與與其失效前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（疲勞壽命）其失效前的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（疲勞壽命） N的曲線關(guān)系。的曲線關(guān)系。第一章第一章 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 本節(jié)重點(diǎn)：本節(jié)重點(diǎn)：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能, ,包括材料的強(qiáng)包括材料的強(qiáng) 度度 、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞、硬度、塑性、沖擊韌性、疲勞 強(qiáng)度等。強(qiáng)度等。本節(jié)難點(diǎn)：本節(jié)難點(diǎn)：各性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法各性能指標(biāo)的物理意義和測(cè)定方法材料分類材料分類復(fù)合材料復(fù)合材料金屬材料金屬材料陶瓷材料陶瓷材料高分子材料高分子材料材料的性能材料的性能使用性能

38、工藝性能 物理性能 化學(xué)性能 力學(xué)性能 熱處理性能鑄造性能焊接性能鍛造性能切削加工性能 (指金屬材料在指金屬材料在使用過(guò)程中表現(xiàn)使用過(guò)程中表現(xiàn)出的性能出的性能)(指金屬材料在指金屬材料在加工過(guò)程中表現(xiàn)加工過(guò)程中表現(xiàn)出的性能出的性能)金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能 -是指金屬材料在受外力作用時(shí)所反映出來(lái)的性能。思考思考如果把鐵絲和鋼如果把鐵絲和鋼絲折彎有何區(qū)別絲折彎有何區(qū)別? 常用的力學(xué)性能主要有常用的力學(xué)性能主要有：強(qiáng)度、硬度、塑性、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。研究力學(xué)性能意義研究力學(xué)性能意義：是選擇和使用金屬材料的重要依據(jù)第一節(jié)第一節(jié) 剛度、強(qiáng)度、塑性剛度、強(qiáng)度、塑性一、拉伸試驗(yàn)及拉伸曲線一

39、、拉伸試驗(yàn)及拉伸曲線拉伸試驗(yàn)機(jī)拉伸試驗(yàn)機(jī) OE段：彈性變形 階段； 平臺(tái)或鋸齒（ES段）：屈服階段； SB段：均勻塑性變形階段，是強(qiáng)化階段。 B點(diǎn)：形成了“縮頸”。 BK段：非均勻變形階段，承載下降，到K點(diǎn)斷裂。 1 、變形過(guò)程、變形過(guò)程2、應(yīng)力與應(yīng)變曲線、應(yīng)力與應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)力 ：?jiǎn)挝幻娣e上試樣承受的載荷。這里用試樣承受的載荷除以試樣的原始橫截面積S 0表示: F = ( M pa ) S 0應(yīng)變應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量。這里用試樣的伸長(zhǎng)量除以試樣的原始標(biāo)距表示: l = l 0應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線（ - 曲線曲線） 形狀和拉伸曲線相同，單位不同思考思考怎樣比較不同材料抵怎樣比較不同材料抵

40、抗外力能力的大小？抗外力能力的大小？2、應(yīng)力與應(yīng)變曲線、應(yīng)力與應(yīng)變曲線 比例極限（比例極限（ p ） 例例:彈簧秤彈簧秤 彈性極限（彈性極限（ e） 如如:彈簧彈簧 屈服極限（屈服極限（ s ） 抗拉極限抗拉極限(b)二、剛度二、剛度 是表征金屬材料抵抗彈性變形的能力是表征金屬材料抵抗彈性變形的能力E 式中的式中的E為與材料有關(guān)的常數(shù)，稱為彈性模量，工程上常用為與材料有關(guān)的常數(shù)，稱為彈性模量，工程上常用E作作為衡量材料剛度的指標(biāo)。為衡量材料剛度的指標(biāo)。 E值越大，在一定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彈性變形越小，則剛度越大值越大，在一定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彈性變形越小，則剛度越大 彈性模量主要取決于金屬材料的種

41、類，即金屬的本性（晶格類型彈性模量主要取決于金屬材料的種類，即金屬的本性（晶格類型、晶格常數(shù)等）。一般機(jī)械零件大都在彈性狀態(tài)下工作，對(duì)剛度、晶格常數(shù)等）。一般機(jī)械零件大都在彈性狀態(tài)下工作，對(duì)剛度有一定要求，如機(jī)床主軸、起重機(jī)臂等，在使用時(shí)不允許產(chǎn)生過(guò)有一定要求，如機(jī)床主軸、起重機(jī)臂等，在使用時(shí)不允許產(chǎn)生過(guò)量的彈性變形。量的彈性變形。三、強(qiáng)度三、強(qiáng)度 金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和破壞的能力破壞的能力 工程上工程上常用常用的金屬材料的的金屬材料的強(qiáng)度強(qiáng)度指標(biāo)指標(biāo)： 屈服點(diǎn)（屈服點(diǎn)（ s ）或規(guī)定殘余）或規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力（伸長(zhǎng)應(yīng)力（ r）抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度(b)

42、屈服點(diǎn)（ s ）:指材料產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力指材料產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力0.2:r規(guī)定殘余伸長(zhǎng)率為0.2%時(shí)的應(yīng)力0ssFS材料屈服時(shí)的拉力（N） 屈服點(diǎn)（屈服極限）0.2原標(biāo)準(zhǔn)（GB228-76）： 屈服強(qiáng)度很重要，大多數(shù)很重要，大多數(shù)零件不允許有塑零件不允許有塑性變形性變形規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力:對(duì)有明顯屈服現(xiàn)對(duì)有明顯屈服現(xiàn)象的材料象的材料對(duì)無(wú)明顯屈服現(xiàn)對(duì)無(wú)明顯屈服現(xiàn)象的材料象的材料抗拉強(qiáng)度:材料在拉伸條件下所能承受最大力的應(yīng)力值0bbFS拉伸過(guò)程中最大的拉力（N）四、塑性四、塑性 在外力作用下金屬材料在斷裂前產(chǎn)生不在外力作用下金屬材料在斷裂前產(chǎn)生不可逆永久變形的能力可逆永久變形的能力 常用的塑性判據(jù)常用

43、的塑性判據(jù)： 拉伸時(shí)的拉伸時(shí)的斷后伸長(zhǎng)率斷后伸長(zhǎng)率和和斷面收縮率斷面收縮率1、斷后伸長(zhǎng)率由于同一材料用不同長(zhǎng)度的試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率由于同一材料用不同長(zhǎng)度的試樣測(cè)得的斷后伸長(zhǎng)率數(shù)值不數(shù)值不同，因此應(yīng)注明試樣尺寸比例。如同，因此應(yīng)注明試樣尺寸比例。如: 10試樣試樣 L0=10d0 5 試樣試樣 L0=5d010100%oLLL試樣拉斷后的標(biāo)距（mm）1L oL 試樣原始標(biāo)距（mm）2、斷面收縮率010100%SSL試樣斷裂后縮頸處的最小橫截面積（mm2）1S oS 試樣原始截面積（mm2） . 塑性對(duì)材料的意義塑性對(duì)材料的意義:1.是金屬材料進(jìn)行壓力加工的必要條件是金屬材料進(jìn)行壓力加工的必要條

44、件;2.提高安全性提高安全性:因?yàn)榱慵诠ぷ鲿r(shí)萬(wàn)一超因?yàn)榱慵诠ぷ鲿r(shí)萬(wàn)一超載，也會(huì)由于塑性變形使材料強(qiáng)化而避載，也會(huì)由于塑性變形使材料強(qiáng)化而避免突然斷裂免突然斷裂 第二節(jié) 沖擊韌性在設(shè)計(jì)和制造受沖擊載荷的零件和工具（如鍛錘、沖床、鉚釘槍等）時(shí)，必須考慮所用材料的沖擊吸收功或沖擊韌度。一、擺錘式一次沖擊試驗(yàn)把試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支承面上，試樣的缺口背向擺錘沖擊方向。將質(zhì)量為把試樣放在試驗(yàn)機(jī)的支承面上，試樣的缺口背向擺錘沖擊方向。將質(zhì)量為m的擺錘安放到規(guī)定的高度的擺錘安放到規(guī)定的高度H，然后下落，將試樣打斷，并擺過(guò)支點(diǎn)升到然后下落，將試樣打斷，并擺過(guò)支點(diǎn)升到某一高度某一高度h，試樣在沖擊試驗(yàn)力一次作用

45、下，折斷時(shí)所吸收的功為沖擊吸收試樣在沖擊試驗(yàn)力一次作用下，折斷時(shí)所吸收的功為沖擊吸收功為功為Ak。1、試樣沖斷時(shí)所消耗的、試樣沖斷時(shí)所消耗的沖擊功沖擊功A k為為: A k = m g H m g h (J)2、沖擊韌度沖擊韌度a k AK a k = (J/cm) Sk二、沖擊吸收功和沖擊韌度就是試樣缺口處單位截面積上就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。所消耗的沖擊功。沖擊吸收功 Ak 作為材料韌性判據(jù)，與溫度、試樣形狀、尺寸、表面粗糙度、內(nèi)部組織和缺陷有關(guān)。1.沖擊韌度對(duì)材料內(nèi)部缺陷反映很敏感沖擊韌度對(duì)材料內(nèi)部缺陷反映很敏感 能夠靈敏地顯示材料的宏觀缺陷和組織微小變化，因此在生產(chǎn)中可

46、用來(lái)檢驗(yàn)材料的冶金質(zhì)量,熱加工質(zhì)量沖擊韌度對(duì)材料的意義:2.沖擊韌度隨溫度下降越?jīng)_擊韌度隨溫度下降越來(lái)越低來(lái)越低冷脆現(xiàn)象冷脆現(xiàn)象 在韌脆轉(zhuǎn)變溫度以下，材料由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)。材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，說(shuō)明低溫沖擊性能越好 第四節(jié) 疲勞強(qiáng)度交變應(yīng)力：交變應(yīng)力：是指大小和方向構(gòu)隨時(shí)間周期變化的應(yīng)力。材料的疲勞：材料的疲勞：材料在循環(huán)應(yīng)力和應(yīng)變作用下，在一處或幾處產(chǎn)生局部永久性累計(jì)損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程。在多次交變應(yīng)力作用，金屬會(huì)在遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度在多次交變應(yīng)力作用，金屬會(huì)在遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度b，甚至小甚至小于屈服點(diǎn)于屈服點(diǎn)s。的應(yīng)力下失效（出現(xiàn)裂紋或完全斷裂）的應(yīng)力下失效（出現(xiàn)裂紋或完全斷裂） 疲勞破壞的原因：疲勞破壞的原因： 應(yīng)力集中微裂紋擴(kuò)展斷裂破壞。