金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)

1、金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)/news_detail.php?id=917&news_catpath=0011:作者：夏紀(jì)真來(lái)自：發(fā)布時(shí)間：2006-2-16 17:59:345.1 金屬材料的基礎(chǔ)知識(shí)5.1.2 金屬材料的分類一.碳鋼一般指含碳量2.06%的鐵碳合金，按照含碳量的多少，可以分類為：低碳鋼-含碳量在0.080.25%，例如20鋼（含碳量中值0.2%）、10鋼（含碳量中值0.1%）、Q235鋼（含碳量中值0.15%）等。低碳鋼的塑性好，易于焊接、沖壓、滲碳等處理。中碳鋼-含碳量在0.250.70%，其中含碳量在0.250.45%左右的中碳鋼多用作調(diào)質(zhì)處理

2、的結(jié)構(gòu)零件，例如35鋼（含碳量中值0.35%）、45鋼（含碳量中值0.45%）等。含碳量在0.50.7%左右的中碳鋼多用作高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)零件或彈性零件。高碳鋼-含碳量大于0.55%，或者指含碳量在0.71.4%左右，用于不同要求的工模具、量具以及刃具等，例如T7和T7A（含碳量中值0.7%）、T8和T8A（含碳量中值0.8%）、T13和T13A（含碳量中值1.3%）等（稱為碳素工具鋼）按照碳鋼的質(zhì)量，可以分類為：普通碳素鋼-含碳量控制不嚴(yán)格，含雜質(zhì)要求S（硫）0.055%，P（磷）0.045%。普通碳素鋼還分為甲（A）類鋼，只保證機(jī)械性能而不標(biāo)明化學(xué)成分，例如A3鋼，在其后還可以加字母表示其所應(yīng)用

3、的冶煉方法，例如F表示沸騰鋼，J表示堿性轉(zhuǎn)爐鋼，S表示酸性轉(zhuǎn)爐鋼，等等；乙（B）類鋼，只保證化學(xué)成分；還有特（C）類鋼，機(jī)械性能和化學(xué)成分都保證。優(yōu)質(zhì)碳素鋼-含碳量范圍控制比較嚴(yán)格，要求含硫量0.045%，含磷量0.040%，例如45鋼就屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼。高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素鋼-含碳量控制準(zhǔn)確，要求含硫量0.030%，含磷量0.035%，但冶煉成本較高。按照鋼在冶煉時(shí)的脫氧方法，可以分類為：沸騰鋼（代號(hào)F）-鋼水澆注時(shí)，由于碳和一氧化鐵（FeO）發(fā)生反應(yīng)析出一氧化碳（CO）氣體，使得鋼水液面上呈沸騰狀態(tài)而得名。沸騰鋼的組織不致密，性能不均勻，沖擊韌性差，質(zhì)量較低，多用于普通型材（普通角鋼、鋼筋等），例如

4、A3F鋼。鎮(zhèn)靜鋼-冶煉時(shí)脫氧比較完全，因此鋼水澆注時(shí)無(wú)沸騰現(xiàn)象，組織結(jié)構(gòu)比較致密，質(zhì)量較高，多用于優(yōu)質(zhì)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，例如A3R。半鎮(zhèn)靜鋼-介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間。按照鋼的用途分類有：碳素結(jié)構(gòu)鋼（含碳量0.7%）-包括建筑結(jié)構(gòu)鋼（普通碳素結(jié)構(gòu)鋼）和機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼（多為優(yōu)質(zhì)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼），例如焊條用鋼（代號(hào)H）、壓力容器用鋼（代號(hào)R）、鍋爐用鋼（代號(hào)g），多層高壓容器用鋼（代號(hào)gC）等。碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)表示方法是：數(shù)字表示含碳量（以萬(wàn)分之一為單位，例如45鋼，表示含碳量在0.45%）；數(shù)字后面加字母“A”表示高級(jí)優(yōu)質(zhì)的意思，如果加字母“Mn”則表示為含錳的優(yōu)質(zhì)鋼，例如20Mn。碳素工具鋼（含碳

5、量0.7%）-優(yōu)質(zhì)和高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，表示方法為字母“T”后加數(shù)字表示含碳量（以千分之一為單位），例如T8（含碳量0.8%），T13（含碳量1.3%），T7（含碳量0.7%），如果在數(shù)字后面再加字母“A”則表示為高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，例如T7A，T8A等。二.合金鋼按照所含合金元素量分類：低合金鋼-合金元素總含量2.5%，例如16Mn。中合金鋼-合金元素總含量為2.510%，例如5CrNiMo、40CrNiMo等。高合金鋼-合金元素總含量10%，例如Cr17Ni2、1Cr18Ni9Ti、1Cr11Ni2W2MoV等。按照用途分類：合金結(jié)構(gòu)鋼-包括建筑用鋼（多為普通低合金鋼）和機(jī)械制造用鋼（例如合金滲碳鋼-20

6、CrMnTi、12CrNi3A、18Cr2Ni4WA等；合金調(diào)質(zhì)鋼-40Cr、40CrNiMoA、38CrMoAlA、30CrMnSi等；合金彈簧鋼-65Mn、50CrVA等；滾動(dòng)軸承鋼-GCr15等）。合金結(jié)構(gòu)鋼牌號(hào)前面兩位數(shù)字表示含碳量（以萬(wàn)分之一為單位），后面的字母符號(hào)以及隨后緊跟的數(shù)字表示元素及其含量（以百分之一為單位，如果僅有元素字母沒(méi)有數(shù)字，則表示該元素的含量在1%或1%以下）。合金工具鋼-含碳量小于1%時(shí)，在牌號(hào)前面用數(shù)字表示（以千分之一為單位），例如3Cr2W8V、9Mn2V、5CrMnMo、5CrNiMo、4Cr5W2VSi等；含碳量大于等于1%時(shí)，牌號(hào)前面不標(biāo)明數(shù)字，例如C

7、rWMn、Cr12MoV、W18Cr4V等，字母符號(hào)以及隨后緊跟的數(shù)字表示元素及其含量（以百分之一為單位，如果僅有元素字母沒(méi)有數(shù)字，則表示該元素的含量在1%或1%以下）。合金工具鋼又可進(jìn)一步細(xì)分為刃具鋼（低合金與高合金刃具鋼）、模具鋼（用于冷沖壓、冷軋、冷擠壓等的稱為冷變形模具鋼；用于鍛造、熱軋、熱擠壓等的稱為熱變形模具鋼或熱作模具鋼；用于鑄造模具的稱為鑄模鋼）以及用于制作量具的量具鋼等等。特殊用途鋼-按照具體用途不同，可以分為許多種類，其牌號(hào)標(biāo)志方法與合金工具鋼相同，或者自有規(guī)定的專用代號(hào)。不銹鋼-具有耐蝕不銹的性能。一般把在大氣環(huán)境下能抵抗腐蝕的統(tǒng)稱為不銹鋼；在某些浸蝕性強(qiáng)烈的介質(zhì)（例如硫

8、酸）中能抵御腐蝕作用的稱為耐酸不銹鋼；在高溫環(huán)境下能抵御腐蝕的稱為耐熱不銹鋼等。按照不銹鋼的顯微組織形態(tài)，又可以分為馬氏體不銹鋼（以馬氏體為基體，例如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr17Ni2、1Cr11Ni2W2MoV等）、奧氏體不銹鋼（以?shī)W氏體為基體，例如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9等）、鐵素體不銹鋼（以鐵素體為基體，例如Cr17）以及半馬氏體不銹鋼等。不同的不銹鋼各自具有不同的承受腐蝕的性能?？鼓ヤ?耐磨性好，例如ZGMn13（高錳鑄鋼，ZG表示鑄造鋼，例如可用于鐵路路軌岔轍）。超高強(qiáng)度鋼-具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，例如30CrMnSiNi2A等。超高強(qiáng)度鋼也分為

9、低合金、中合金與高合金三類。高溫合金-在高溫環(huán)境中仍能保持較高的強(qiáng)度性能，按照其顯微組織形態(tài)和化學(xué)成分，可分為鎳基高溫合金與鐵基高溫合金、鐵鎳基高溫合金三類。例如GH33A、GH30、GH16、GH36、GH901、GH220、GH44，以及鑄造用高溫合金K3等等。此外，根據(jù)鋼的用途還可劃分有易切削鋼、電工硅鋼、焊條用鋼、磁鋼、硬質(zhì)合金、橋梁用鋼、鍋爐用鋼、壓力容器用鋼、鑄造用鋼等等。三.鑄鐵常見(jiàn)的鑄鐵主要有以下幾種：灰口鑄鐵-其中的碳全部或大部以自由碳（石墨）的形式存在，代號(hào)HT，后面以數(shù)字表示其抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。例如HT38-60，“38”表示抗拉強(qiáng)度不小于38公斤力/平方毫米，“60”

10、表示抗彎強(qiáng)度不小于60公斤力/平方毫米。根據(jù)灰口鑄鐵的顯微組織形態(tài)，還可以進(jìn)一步劃分為鐵素體灰鑄鐵、珠光體/鐵素體灰鑄鐵、珠光體灰鑄鐵以及變質(zhì)灰鑄鐵?？慑戣T鐵-其中的碳全部或大部以團(tuán)絮狀石墨形態(tài)存在，代號(hào)KT，后面用第一個(gè)數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度（公斤力/平方毫米），第二個(gè)數(shù)字表示延伸率（%），例如KT30-6。球墨鑄鐵-其中的碳全部或大部以球狀石墨形態(tài)存在，代號(hào)QT，后面用第一個(gè)數(shù)字表示抗拉強(qiáng)度（公斤力/平方毫米），第二個(gè)數(shù)字表示延伸率（%），例如QT30-6。合金鑄鐵-在鑄鐵中加入了合金元素以提高其機(jī)械性能，還可以進(jìn)一步劃分為高強(qiáng)度合金鑄鐵、耐磨鑄鐵、耐熱鑄鐵等，例如稀土鎂鉬、鉻鉬銅、高硅球鐵等。

11、四.有色金屬與合金（1）銅與銅合金可分為：純銅-以Tx（x為數(shù)字）表示，例如T1、T2、T3等黃銅-以Hxx（x為符號(hào)與數(shù)字）表示，主要為銅鋅合金，可再劃分為普通黃銅（例如H80，表示含有80%Cu和20%Zn），錫黃銅（例如HSn90-1，表示含有90%Cu和1%Sn），鉛黃銅（例如HPb59-1），鋁黃銅（例如HAl85-0.5），硅黃銅（例如Hsi80-3），錳黃銅（例如HMn59-3-2），鑄造黃銅（例如ZHMn58-2-2，ZHAl66-6-3-2等）。除了普通黃銅，其余的可歸為特殊黃銅。青銅-以Qxx（x為符號(hào)與數(shù)字）表示，這是指除鋅以外的元素與銅組成的合金。例如錫青銅（又稱普通青

12、銅，例如QSn4-3），鋁青銅（例如Qal10-4-4），鈹青銅（例如Qbe2），鉛青銅（例如QPb30）等。白銅-這是銅鎳合金，以Bxx表示。有普通白銅（例如B19），鋁白銅（例如Bal6-1.5），鋅白銅（例如BZn17-18-1.8），鐵白銅（例如Bfe5-6）等等?；瑒?dòng)軸承合金-用于滑動(dòng)軸承、軸瓦等，其種類有錫基合金（含有銻、銅等元素，又稱錫基巴氏合金），鉛基合金（含有銻、錫、銅等元素，又稱鉛基巴氏合金），鋅基耐磨合金，鑄造青銅等。（2）鋁合金主要分為鑄造鋁合金（以ZLxx表示，例如ZL101、ZL105等）和壓力加工用鋁合金。壓力加工用鋁合金可分為：防銹鋁：以LFxx表示，例如LF2

13、1，LF11，LF5，LF2等。硬鋁：以Lyxx表示，例如Ly11，Ly16，Ly12等。超強(qiáng)度硬鋁（簡(jiǎn)稱超硬鋁）：以LCxx表示，例如LC4，LC9等。鍛造鋁合金（簡(jiǎn)稱鍛鋁）：以LDxx表示，例如LD5，LD10，LD7等。和鋼相比之下，鋁合金有一個(gè)明顯的特點(diǎn)是淬火后仍能保持良好的塑性，強(qiáng)度沒(méi)有明顯增加，需要經(jīng)過(guò)時(shí)效處理后才能使其強(qiáng)度和硬度提高（防銹鋁不能通過(guò)熱處理強(qiáng)化）。（3）鎂合金鎂合金的塑性與耐蝕性都很差，但是其最大的特點(diǎn)是比重輕（約為1.7），能得到較高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度與比重之比），而其表面則通過(guò)陽(yáng)極化處理以及涂敷漆層等方法實(shí)現(xiàn)防腐。主要應(yīng)用的鎂合金有鑄造鎂合金（以ZMxx表示）和鍛造

14、鎂合金（又稱變形鎂合金，以MBxx表示，例如MB15，MB2等）。（4）鈦及鈦合金鈦合金的比重也是比較輕（約4.5），能得到較高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度與比重之比），但其很大的特點(diǎn)是耐蝕性強(qiáng)，因而已經(jīng)得到越來(lái)越多的應(yīng)用。純鈦的牌號(hào)主要有TA1。鈦合金的分類主要依據(jù)其顯微組織形態(tài)與類型，有：型鈦合金-例如TA7。型鈦合金-例如TB1，TB2。-型鈦合金-例如TC4，TC6，TC9，TC11等。此外還有近型和近型鈦合金。5.2 金屬材料性能的基礎(chǔ)知識(shí)5.2 金屬材料性能的基礎(chǔ)知識(shí)金屬材料的性能決定著材料的適用范圍及應(yīng)用的合理性。金屬材料的性能主要分為四個(gè)方面，即：機(jī)械性能、化學(xué)性能、物理性能、工藝性能。一.

15、機(jī)械性能（一）應(yīng)力的概念物體內(nèi)部單位截面積上承受的力稱為應(yīng)力。由外力作用引起的應(yīng)力稱為工作應(yīng)力，在無(wú)外力作用條件下平衡于物體內(nèi)部的應(yīng)力稱為內(nèi)應(yīng)力（例如組織應(yīng)力、熱應(yīng)力、加工過(guò)程結(jié)束后留存下來(lái)的殘余應(yīng)力等等）。（二）機(jī)械性能金屬在一定溫度條件下承受外力（載荷）作用時(shí)，抵抗變形和斷裂的能力稱為金屬材料的機(jī)械性能（也稱為力學(xué)性能）。金屬材料承受的載荷有多種形式，它可以是靜態(tài)載荷，也可以是動(dòng)態(tài)載荷，包括單獨(dú)或同時(shí)承受的拉伸應(yīng)力、壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、剪切應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，以及摩擦、振動(dòng)、沖擊等等，因此衡量金屬材料機(jī)械性能的指標(biāo)主要有以下幾項(xiàng)：1.強(qiáng)度這是表征材料在外力作用下抵抗變形和破壞的最大能力，可分為抗

16、拉強(qiáng)度極限（b）、抗彎強(qiáng)度極限（bb）、抗壓強(qiáng)度極限（bc）等。由于金屬材料在外力作用下從變形到破壞有一定的規(guī)律可循，因而通常采用拉伸試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定，即把金屬材料制成一定規(guī)格的試樣，在拉伸試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸，直至試樣斷裂，測(cè)定的強(qiáng)度指標(biāo)主要有：（1）強(qiáng)度極限：材料在外力作用下能抵抗斷裂的最大應(yīng)力，一般指拉力作用下的抗拉強(qiáng)度極限，以b表示，如拉伸試驗(yàn)曲線圖中最高點(diǎn)b對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度極限，常用單位為兆帕（MPa），換算關(guān)系有：1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPa b=Pb/Fo 式中：Pb至材料斷裂時(shí)的最大應(yīng)力（或者說(shuō)是試樣能承受的最大載荷）；Fo拉伸試樣原來(lái)的

17、橫截面積。（2）屈服強(qiáng)度極限：金屬材料試樣承受的外力超過(guò)材料的彈性極限時(shí)，雖然應(yīng)力不再增加，但是試樣仍發(fā)生明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為屈服，即材料承受外力到一定程度時(shí)，其變形不再與外力成正比而產(chǎn)生明顯的塑性變形。產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力稱為屈服強(qiáng)度極限，用s表示，相應(yīng)于拉伸試驗(yàn)曲線圖中的S點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。金屬材料的拉伸試驗(yàn)曲線 s=Ps/Fo 單位：兆帕（MPa） 式中：Ps 達(dá)到屈服點(diǎn)S處的外力（或者說(shuō)材料發(fā)生屈服時(shí)的載荷）。對(duì)于塑性高的材料，在拉伸曲線上會(huì)出現(xiàn)明顯的屈服點(diǎn)，而對(duì)于低塑性材料則沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，從而難以根據(jù)屈服點(diǎn)的外力求出屈服極限。因此，在拉伸試驗(yàn)方法中，通常規(guī)定試樣上的標(biāo)距長(zhǎng)度產(chǎn)生0

18、.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為條件屈服極限，用0.2表示。屈服極限指標(biāo)可用于要求零件在工作中不產(chǎn)生明顯塑性變形的設(shè)計(jì)依據(jù)。但是對(duì)于一些重要零件還考慮要求屈強(qiáng)比（即s /b）要小，以提高其安全可靠性，不過(guò)此時(shí)材料的利用率也較低了。 （3）彈性極限：材料在外力作用下將產(chǎn)生變形，但是去除外力后仍能恢復(fù)原狀的能力稱為彈性。金屬材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力即為彈性極限，相應(yīng)于拉伸試驗(yàn)曲線圖中的e點(diǎn)，以e表示，單位為兆帕（MPa）：e=Pe/Fo 式中Pe為保持彈性時(shí)的最大外力（或者說(shuō)材料最大彈性變形時(shí)的載荷）。（4）彈性模數(shù)：這是材料在彈性極限范圍內(nèi)的應(yīng)力與應(yīng)變（與應(yīng)力相對(duì)應(yīng)的單位變形量）之比，用E表示，單

19、位兆帕（MPa）：E=/=tg 式中為拉伸試驗(yàn)曲線上o-e線與水平軸o-x的夾角。彈性模數(shù)是反映金屬材料剛性的指標(biāo)（金屬材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力稱為剛性）。2.塑性金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的最大能力稱為塑性，通常以拉伸試驗(yàn)時(shí)的試樣標(biāo)距長(zhǎng)度延伸率（%）和試樣斷面收縮率（%）表示：延伸率=(L1-L0)/L0x100%，這是拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣拉斷后將試樣斷口對(duì)合起來(lái)后的標(biāo)距長(zhǎng)度L1與試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度L0之差（增長(zhǎng)量）與L0之比。在實(shí)際試驗(yàn)時(shí)，同一材料但是不同規(guī)格（直徑、截面形狀-例如方形、圓形、矩形以及標(biāo)距長(zhǎng)度）的拉伸試樣測(cè)得的延伸率會(huì)有不同，因此一般需要特別加注，例如最常用的圓截

20、面試樣，其初始標(biāo)距長(zhǎng)度為試樣直徑5倍時(shí)測(cè)得的延伸率表示為5，而初始標(biāo)距長(zhǎng)度為試樣直徑10倍時(shí)測(cè)得的延伸率則表示為10。斷面收縮率=(F0-F1)/F0x100%，這是拉伸試驗(yàn)時(shí)試樣拉斷后原橫截面積F0與斷口細(xì)頸處最小截面積F1之差（斷面縮減量）與F0之比。實(shí)用中對(duì)于最常用的圓截面試樣通?？赏ㄟ^(guò)直徑測(cè)量進(jìn)行計(jì)算：=1-(D1/D0)2x100%，式中：D0-試樣原直徑；D1-試樣拉斷后斷口細(xì)頸處最小直徑。與值越大，表明材料的塑性越好。3.硬度金屬材料抵抗其他更硬物體壓入表面的能力稱為硬度，或者說(shuō)是材料對(duì)局部塑性變形的抵抗能力。因此，硬度與強(qiáng)度有著一定的關(guān)系。根據(jù)硬度的測(cè)定方法，主要可以分為：（1

21、）布氏硬度（代號(hào)HB）用一定直徑D的淬硬鋼球在規(guī)定負(fù)荷P的作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下表面積為F的壓痕，以試件的單位表面積上能承受負(fù)荷的大小表示該試件的硬度：HB=P/F。在實(shí)際應(yīng)用中，通常直接測(cè)量壓坑的直徑，并根據(jù)負(fù)荷P和鋼球直徑D從布氏硬度數(shù)值表上查出布氏硬度值（顯然，壓坑直徑越大，硬度越低，表示的布氏硬度值越?。?。布氏硬度與材料的抗拉強(qiáng)度之間存在一定關(guān)系：bKHB，K為系數(shù)，例如對(duì)于低碳鋼有K0.36，對(duì)于高碳鋼有K0.34，對(duì)于調(diào)質(zhì)合金鋼有K0.325，等等。 （2）洛氏硬度（HR） 用有一定頂角（例如120）的金剛石圓錐體壓頭或一定直徑D的淬硬鋼球，

22、在一定負(fù)荷P作用下壓入試件表面，保持一段時(shí)間后卸去載荷，在試件表面將會(huì)留下某個(gè)深度的壓痕。由 洛氏硬度機(jī)自動(dòng)測(cè)量壓坑深度并以硬度值讀數(shù)顯示（顯然，壓坑越深，硬度越低，表示的洛氏硬度值越小）。根據(jù)壓頭與負(fù)荷的不同，洛氏硬度還分為HRA、HRB、HRC三種，其中以HRC為最常用。 洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之間有如下?lián)Q算關(guān)系：HRC0.1HB。 除了最常用的洛氏硬度HRC與布氏硬度HB之外，還有維氏硬度（HV）、肖氏硬度（HS）、顯微硬度以及里氏硬度（HL）。這里特別要說(shuō)明一下關(guān)于里氏硬度，這是目前最新穎的硬度表征方法，利用里氏硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，其檢測(cè)原理是：里氏硬度計(jì)的沖擊裝置將沖頭從固定位置釋

23、放，沖頭快速?zèng)_擊在試件表面上，通過(guò)線圈的電磁感應(yīng)測(cè)量沖頭距離試件表面1毫米處的沖擊速度與反彈速度（感應(yīng)為沖擊電壓和反彈電壓），里氏硬度值即以沖頭反彈速度和沖擊速度之比來(lái)表示：HL=(Vr/Vi)1000式中：HL-里氏硬度值；Vr-沖頭反彈速度；Vi-沖頭沖擊速度（注：實(shí)際應(yīng)用裝置中是以沖擊裝置中的閉合線圈感應(yīng)的沖擊電壓和反彈電壓代表沖擊速度和反彈速度）。沖擊裝置的構(gòu)造主要有內(nèi)置彈簧（加載套管，不同型號(hào)的沖擊裝置有不同的沖擊能量）、導(dǎo)管、釋放按鈕、內(nèi)置線圈與骨架、支撐環(huán)以及沖頭，沖頭主要采用金剛石、碳化鎢兩種極高硬度的球形（不同型號(hào)的沖擊裝置其沖頭直徑有不同）。里氏硬度計(jì)的主機(jī)接收到?jīng)_擊裝置獲

24、得的信號(hào)進(jìn)行處理、計(jì)算，然后在屏幕上直接顯示出里氏硬度值，并且可以換算為常用的布氏、洛氏、維氏、肖氏硬度值，還可折算出材料的抗拉強(qiáng)度b，還可以將測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存、直接打印輸出或傳送給計(jì)算機(jī)作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理。應(yīng)用范圍：里氏硬度計(jì)是一種便攜袖珍裝置，可應(yīng)用于各種金屬材料、工件的表面硬度測(cè)量，特別是大型鍛鑄件的測(cè)量，其最大的特點(diǎn)是可以任意方向檢測(cè)，免去了普通硬度計(jì)對(duì)工件大小、測(cè)量位置等的限制。 4.韌性金屬材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力稱為韌性。通常采用沖擊試驗(yàn)，即用一定尺寸和形狀的金屬試樣在規(guī)定類型的沖擊試驗(yàn)機(jī)上承受沖擊載荷而折斷時(shí)，斷口上單位橫截面積上所消耗的沖擊功表征材料的韌性：k=Ak/F

25、 單位J/cm2或Kgm/cm2，1 Kgm/cm2=9.8 J/cm2 k稱作金屬材料的沖擊韌性，Ak為沖擊功，F(xiàn)為斷口的原始截面積。5.疲勞強(qiáng)度極限金屬材料在長(zhǎng)期的反復(fù)應(yīng)力作用或交變應(yīng)力作用下（應(yīng)力一般均小于屈服極限強(qiáng)度s），未經(jīng)顯著變形就發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞破壞或疲勞斷裂，這是由于多種原因使得零件表面的局部造成大于s甚至大于b的應(yīng)力（應(yīng)力集中），使該局部發(fā)生塑性變形或微裂紋，隨著反復(fù)交變應(yīng)力作用次數(shù)的增加，使裂紋逐漸擴(kuò)展加深（裂紋尖端處應(yīng)力集中）導(dǎo)致該局部處承受應(yīng)力的實(shí)際截面積減小，直至局部應(yīng)力大于b而產(chǎn)生斷裂。在實(shí)際應(yīng)用中，一般把試樣在重復(fù)或交變應(yīng)力（拉應(yīng)力、壓應(yīng)力、彎曲或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等

26、）作用下，在規(guī)定的周期數(shù)內(nèi)（一般對(duì)鋼取106107次，對(duì)有色金屬取108次）不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力作為疲勞強(qiáng)度極限，用-1表示，單位MPa。 除了上述五種最常用的力學(xué)性能指標(biāo)外，對(duì)一些要求特別嚴(yán)格的材料，例如航空航天以及核工業(yè)、電廠等使用的金屬材料，還會(huì)要求下述一些力學(xué)性能指標(biāo)：蠕變極限：在一定溫度和恒定拉伸載荷下，材料隨時(shí)間緩慢產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象稱為蠕變。通常采用高溫拉伸蠕變?cè)囼?yàn)，即在恒定溫度和恒定拉伸載荷下，試樣在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的蠕變伸長(zhǎng)率（總伸長(zhǎng)或殘余伸長(zhǎng)）或者在蠕變伸長(zhǎng)速度相對(duì)恒定的階段，蠕變速度不超過(guò)某規(guī)定值時(shí)的最大應(yīng)力，作為蠕變極限，以 表示，單位MPa，式中為試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間，t為

27、溫度，為伸長(zhǎng)率，為應(yīng)力；或者以 表示，V為蠕變速度。高溫拉伸持久強(qiáng)度極限：試樣在恒定溫度和恒定拉伸載荷作用下，達(dá)到規(guī)定的持續(xù)時(shí)間而不斷裂的最大應(yīng)力，以 表示，單位MPa，式中為持續(xù)時(shí)間，t為溫度，為應(yīng)力。金屬缺口敏感性系數(shù)：以K表示在持續(xù)時(shí)間相同（高溫拉伸持久試驗(yàn)）時(shí),有缺口的試樣與無(wú)缺口的光滑試樣的應(yīng)力之比： 式中為試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間， 為缺口試樣的應(yīng)力， 為光滑試樣的應(yīng)力?；蛘哂茫?表示，即在相同的應(yīng)力作用下，缺口試樣持續(xù)時(shí)間 與光滑試樣持續(xù)時(shí)間 之比?？篃嵝裕涸诟邷叵虏牧蠈?duì)機(jī)械載荷的抗力。等等。二.化學(xué)性能金屬與其他物質(zhì)引起化學(xué)反應(yīng)的特性稱為金屬的化學(xué)性能。在實(shí)際應(yīng)用中主要考慮金屬的抗蝕性、抗氧化性（又稱作氧化抗力，這是特別指金屬在高溫時(shí)對(duì)氧化作用的抵抗能力或者說(shuō)穩(wěn)定性），以及不同金屬之間、金屬與非金屬之間形成的化合物對(duì)機(jī)械性能的影響等等。在金屬的化學(xué)性能中，特別是抗蝕性對(duì)金屬的腐蝕疲勞損傷有著重大的意義。三.物理性能金屬的物理性能主要考慮：（1）密度（比重）：=P/V