第1章 材料的種類與性能

1、1 工程材料按組成分類的種類及其應用范圍；材工程材料按組成分類的種類及其應用范圍；材 料的性能（使用性能和工藝性能）的概念；力料的性能（使用性能和工藝性能）的概念；力 學性能是最重要的使用性能指標及其相應的實學性能是最重要的使用性能指標及其相應的實 驗方法。驗方法。 力學性能指標及其相應的實驗方法。力學性能指標及其相應的實驗方法。 2 一、材料的概念一、材料的概念 材料是材料是指人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或指人類用于制造物品、器件、構(gòu)件、機器或 其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。材料是物質(zhì)，但不是所有物其他產(chǎn)品的那些物質(zhì)。材料是物質(zhì)，但不是所有物 質(zhì)都可以稱為材料。如燃料和化學原料、工業(yè)化學質(zhì)都可以

2、稱為材料。如燃料和化學原料、工業(yè)化學 品、食物和藥物，一般都不算是材料。品、食物和藥物，一般都不算是材料。 材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。材料是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎。20世紀世紀 70年代人們把信息、材料和能源譽為當代文明的三年代人們把信息、材料和能源譽為當代文明的三 大支柱。大支柱。20世紀世紀80年代以高技術群為代表的新技年代以高技術群為代表的新技 術革命，又把新材料、信息技術和生物技術并列為術革命，又把新材料、信息技術和生物技術并列為 新技術革命的重要標志。新技術革命的重要標志。 3 材料除了具有重要性和普遍性以外，還具有多樣性。由材料除了具有重要性和普遍性以外，還具有多樣

3、性。由 于材料多種多樣，分類方法也就沒有一個統(tǒng)一標準。常于材料多種多樣，分類方法也就沒有一個統(tǒng)一標準。常 見的工程材料按組成分類如下：見的工程材料按組成分類如下： 4 二、工程材料簡介二、工程材料簡介 1、金屬材料、金屬材料 指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材指金屬元素或以金屬元素為主構(gòu)成的具有金屬特性的材 料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金料的統(tǒng)稱。包括純金屬、合金、金屬間化合物和特種金 屬材料等。由于金屬材料具有良好的力學性能、物理性屬材料等。由于金屬材料具有良好的力學性能、物理性 能、化學性能及工藝性能，能采用比較簡便和經(jīng)濟的工能、化學性能及工藝性能，能采用比

4、較簡便和經(jīng)濟的工 藝方法制成零件，因此金屬材料是目前應用最廣泛的材藝方法制成零件，因此金屬材料是目前應用最廣泛的材 料之一。料之一。 2、高分子材料、高分子材料 高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，高分子材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料， 包括塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合包括塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑和高分子基復合 材料等。因其原料豐富、成本低、加工方便等優(yōu)點，發(fā)材料等。因其原料豐富、成本低、加工方便等優(yōu)點，發(fā) 展極其迅速，目前已在工業(yè)上得到廣泛應用。展極其迅速，目前已在工業(yè)上得到廣泛應用。 5 3、無機非金屬材料、無機非金屬材料 以某些元素的氧化物

5、、碳化物、氮化物、鹵素化合物、以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、 硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組 成的材料，主要有陶瓷材料、水泥、玻璃和耐火材料等。成的材料，主要有陶瓷材料、水泥、玻璃和耐火材料等。 它具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學穩(wěn)定性、不老化它具有不可燃燒性、高耐熱性、高化學穩(wěn)定性、不老化 性以及高硬度和良好的耐壓性，且原料豐富，應用日趨性以及高硬度和良好的耐壓性，且原料豐富，應用日趨 廣泛。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料廣泛。無機非金屬材料是與有機高分子材料和金屬材料 并列的三大材料之一。并列的

6、三大材料之一。 4、復合材料、復合材料 由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學的 方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。即由基體材料方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。即由基體材料 (金屬、樹脂、陶瓷金屬、樹脂、陶瓷)和增強相和增強相(顆粒、纖維、晶須顆粒、纖維、晶須)復合復合 而成。其既有組成材料的特性，又有組成后的新特性。而成。其既有組成材料的特性，又有組成后的新特性。 6 5、功能材料、功能材料 指那些具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力指那些具有優(yōu)良的電學、磁學、光學、熱學、聲學、力 學、化學、生物醫(yī)學功能，特殊的物理、化學、

7、生物學學、化學、生物醫(yī)學功能，特殊的物理、化學、生物學 效應，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元效應，能完成功能相互轉(zhuǎn)化，主要用來制造各種功能元 器件而被廣泛應用于各類高科技領域的高新技術材料。器件而被廣泛應用于各類高科技領域的高新技術材料。 功能材料是新材料領域的核心，是國民經(jīng)濟、社會發(fā)展功能材料是新材料領域的核心，是國民經(jīng)濟、社會發(fā)展 及國防建設的基礎和先導。及國防建設的基礎和先導。 當前國際功能材料及其應用技術正面臨新的突破，諸如當前國際功能材料及其應用技術正面臨新的突破，諸如 超導材料、微電子材料、光電材料、信息材料、能源轉(zhuǎn)超導材料、微電子材料、光電材料、信息材料、能源轉(zhuǎn) 換及

8、儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料及材料的換及儲能材料、生態(tài)環(huán)境材料、生物醫(yī)用材料及材料的 分子、原子設計等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功分子、原子設計等正處于日新月異的發(fā)展之中，發(fā)展功 能材料技術正在成為一些發(fā)達國家強化其經(jīng)濟及軍事優(yōu)能材料技術正在成為一些發(fā)達國家強化其經(jīng)濟及軍事優(yōu) 勢的重要手段。勢的重要手段。 7 8 一、材料的性能一、材料的性能 1、工程材料的性能包括使用性能和工藝性能。、工程材料的性能包括使用性能和工藝性能。 (1) 使用性能：是保證零件的正常工作應具備的性能，使用性能：是保證零件的正常工作應具備的性能， 主要包括材料的力學性能、物理性能、化學性能等。主要包括材料的

9、力學性能、物理性能、化學性能等。 工程材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍和壽命。工程材料使用性能的好壞，決定了它的使用范圍和壽命。 對絕大多數(shù)工程材料來說，其力學性能是最重要的使用對絕大多數(shù)工程材料來說，其力學性能是最重要的使用 性能。性能。 (2) 工藝性能：是材料在被加工過程中適應各種冷熱加工藝性能：是材料在被加工過程中適應各種冷熱加 工的性能，包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、熱處工的性能，包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、熱處 理性能、切削加工性能等。在設計零件和選擇工藝方法理性能、切削加工性能等。在設計零件和選擇工藝方法 時，要考慮材料的工藝性能。時，要考慮材料的工藝性能。 9

10、2、力學性能、力學性能選材的主要依據(jù)選材的主要依據(jù) 是指在力的作用下所顯示的與彈性和非彈性反應相關或是指在力的作用下所顯示的與彈性和非彈性反應相關或 涉及應力涉及應力應變關系的性能，通俗地講是指材料抵抗外應變關系的性能，通俗地講是指材料抵抗外 力引起的變形和破壞的能力。力引起的變形和破壞的能力。 以試驗溫度區(qū)分，可分為高溫力學性能、常溫力學性能以試驗溫度區(qū)分，可分為高溫力學性能、常溫力學性能 和低溫力學性能。和低溫力學性能。 材料在加工或使用過程中所受的外力稱為載荷。根據(jù)載材料在加工或使用過程中所受的外力稱為載荷。根據(jù)載 荷作用性質(zhì)不同，可分為靜載荷、沖擊載荷、疲勞載荷荷作用性質(zhì)不同，可分為靜

11、載荷、沖擊載荷、疲勞載荷 三種。三種。 靜載荷：大小不變或變化很慢的載荷。靜載荷：大小不變或變化很慢的載荷。 沖擊載荷：突然增加或消失的載荷。沖擊載荷：突然增加或消失的載荷。 疲勞載荷：周期性的動載荷。疲勞載荷：周期性的動載荷。 10 二、靜載時材料的力學性能指標二、靜載時材料的力學性能指標 靜載是指對試樣緩慢加載，最常用的靜載試驗有拉伸、靜載是指對試樣緩慢加載，最常用的靜載試驗有拉伸、 壓縮、硬度、彎曲、扭轉(zhuǎn)等，利用這些不同的試驗，可壓縮、硬度、彎曲、扭轉(zhuǎn)等，利用這些不同的試驗，可 測得材料的各種力學性能指標。測得材料的各種力學性能指標。 常用的力學性能指標有：強度、塑性、硬度、沖擊韌度、常

12、用的力學性能指標有：強度、塑性、硬度、沖擊韌度、 疲勞強度等。疲勞強度等。 l 應力：材料在任一時刻所受的力除以橫截面積之商。應力：材料在任一時刻所受的力除以橫截面積之商。 用用 ( (sigma) )表示表示，即：即： = F/A。 l 變形：金屬在外力的作用下尺寸和形狀的變化。變形：金屬在外力的作用下尺寸和形狀的變化。 l 彈性變形：去除外力后，物體能完全恢復原狀的變化。彈性變形：去除外力后，物體能完全恢復原狀的變化。 l 塑性變形：當外力取消后，物體的變形不能完全恢復，塑性變形：當外力取消后，物體的變形不能完全恢復， 而產(chǎn)生的永久變形。而產(chǎn)生的永久變形。 11 s b e p 1、強度強

13、度(strength) 材料的強度是指材料抵抗外加載荷而不致失效破壞的能材料的強度是指材料抵抗外加載荷而不致失效破壞的能 力。力。按照載荷作用方式的不同，強度可分為抗拉強度、按照載荷作用方式的不同，強度可分為抗拉強度、 抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度。工程上常用的金屬材抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度。工程上常用的金屬材 料的強度指標有屈服強度料的強度指標有屈服強度( ( s) )和抗拉強度和抗拉強度( ( b) ) 。 載荷載荷- -伸長量示意圖伸長量示意圖 應力應力- -應變示意圖應變示意圖 p 比例極限比例極限 e 彈性極限彈性極限 s 屈服極限屈服極限 b 強度極限強度極限 12 (1) 拉

14、伸曲線拉伸曲線 材料性質(zhì)不同，拉伸曲線形狀也不盡相同。以上圖為例：材料性質(zhì)不同，拉伸曲線形狀也不盡相同。以上圖為例： OPE彈性變形階段彈性變形階段：試樣的伸長量與載荷成正比增：試樣的伸長量與載荷成正比增 加，卸載可完全復原。加，卸載可完全復原。Fe是彈性變形的最大拉力。是彈性變形的最大拉力。 ES屈服階段屈服階段：當載荷：當載荷Fe時，彈性變形時，彈性變形+塑性變形，塑性變形， 若卸載，試樣部分恢復；當載荷若卸載，試樣部分恢復；當載荷=Fe時，圖形上出現(xiàn)平臺，時，圖形上出現(xiàn)平臺， 即載荷不增加而試樣繼續(xù)伸長，材料喪失了抵抗變形的即載荷不增加而試樣繼續(xù)伸長，材料喪失了抵抗變形的 能力，此現(xiàn)象即

15、稱為屈服。能力，此現(xiàn)象即稱為屈服。Fs稱為屈服載荷。稱為屈服載荷。 SB均勻塑性變形階段均勻塑性變形階段：載荷：載荷Fs時，試樣明顯塑性時，試樣明顯塑性 變形，伸長量隨載荷增加而增大。變形，伸長量隨載荷增加而增大。Fb是最大載荷。是最大載荷。 BK縮頸階段縮頸階段：載荷達到最大值：載荷達到最大值Fb后，試樣局部開始后，試樣局部開始 急劇縮小，出現(xiàn)急劇縮小，出現(xiàn)“縮頸縮頸”現(xiàn)象，由于截面積減小，試樣現(xiàn)象，由于截面積減小，試樣 變形所需的載荷也隨之降低，至變形所需的載荷也隨之降低，至K點發(fā)生斷裂。點發(fā)生斷裂。 13 拉伸試樣的頸縮拉伸試樣的頸縮 拉伸試樣拉伸試樣 萬能材料試驗機萬能材料試驗機 14

16、低碳鋼拉伸時的應力應變曲線低碳鋼拉伸時的應力應變曲線 15 低碳鋼拉伸低碳鋼拉伸試樣試樣 16 (2) 彈性極限彈性極限 e和彈性模量和彈性模量E 在拉伸曲線上，在拉伸曲線上，E點之前產(chǎn)生的變形是可以恢復的，稱點之前產(chǎn)生的變形是可以恢復的，稱 為彈性變形。為彈性變形。E點所對應彈性變形的最大應力稱為彈性點所對應彈性變形的最大應力稱為彈性 極限，用極限，用 e表示，單位為表示，單位為MPa。 彈性極限彈性極限 e：(elastic limit) Fe對應于對應于E點的外力，點的外力，N。 A0材料的原始橫截面面積，材料的原始橫截面面積，mm2。 彈性模量彈性模量E (elastic modulu

17、s) 材料在彈性變形范圍內(nèi)的應力與應變的比值稱為彈性模材料在彈性變形范圍內(nèi)的應力與應變的比值稱為彈性模 量，用量，用E表示，單位為表示，單位為GPa。 彈性模量表征材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度，其在工程彈性模量表征材料產(chǎn)生彈性變形的難易程度，其在工程 上稱為材料的剛度。主要取決于材料內(nèi)部原子間作用力。上稱為材料的剛度。主要取決于材料內(nèi)部原子間作用力。 0 A Fe e E 17 (3) 強度強度指標指標 金屬材料的強度是用應力來衡量的，單位截面積上的內(nèi)金屬材料的強度是用應力來衡量的，單位截面積上的內(nèi) 力稱為應力，用力稱為應力，用 表示。常用的強度指標有屈服強度和抗表示。常用的強度指標有屈服強度和

18、抗 拉強度。拉強度。 屈服點屈服點 s：(yield strength) 材料產(chǎn)生屈服時的最小應力，單位為材料產(chǎn)生屈服時的最小應力，單位為Mpa。 Fs材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的力。材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的力。 A0材料的原始橫截面面積。材料的原始橫截面面積。 對于無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料（如鑄鐵、高碳鋼等）對于無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料（如鑄鐵、高碳鋼等） 測定測定 s很困難，通常規(guī)定產(chǎn)生很困難，通常規(guī)定產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應力作塑性變形時的應力作 為條件屈服點，用為條件屈服點，用 0.2表示：表示： 0.2=F0.2/ /A0 0 A Fs s 0 18 屈服強度的測定屈服強度的測定 19 抗拉強

19、度抗拉強度 b (tensile strength) 表示材料抵抗外力而不致斷裂的最大應力表示材料抵抗外力而不致斷裂的最大應力，單位為，單位為Mpa Fb最大的載荷。最大的載荷。 A0材料的原始截面面積。材料的原始截面面積。 應用：汽缸的密封、鋼繩吊重物、機車的牽引等。應用：汽缸的密封、鋼繩吊重物、機車的牽引等。 強度意義：強度意義： l 一般機械零件或工具使用時，不允許發(fā)生塑性變形，一般機械零件或工具使用時，不允許發(fā)生塑性變形， 故屈服點故屈服點 s是機械設計強度計算的主要依據(jù)。是機械設計強度計算的主要依據(jù)。 l 抗拉強度代表材料抵抗拉斷的能力，若應力大于抗拉抗拉強度代表材料抵抗拉斷的能力，

20、若應力大于抗拉 強度，則會發(fā)生斷裂而造成事故。強度，則會發(fā)生斷裂而造成事故。 l s/ / b屈強比：越小屈強比：越小, ,可靠性越高；越大可靠性越高；越大, ,可靠性越低?？煽啃栽降汀?A Fb b 0 20 蠕變極限蠕變極限 n 金屬材料在高溫長期工作時，在一定應力下，會隨著時金屬材料在高溫長期工作時，在一定應力下，會隨著時 間的延長緩慢地不斷發(fā)生塑性變化的現(xiàn)象，稱為間的延長緩慢地不斷發(fā)生塑性變化的現(xiàn)象，稱為“蠕變?nèi)渥儭?現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 例如，高溫高壓蒸汽管道雖然其承受的應力遠小于工作例如，高溫高壓蒸汽管道雖然其承受的應力遠小于工作 溫度下材料的屈服點，但在長期的使用中則會產(chǎn)生緩慢溫度下材料

21、的屈服點，但在長期的使用中則會產(chǎn)生緩慢 而連續(xù)的變形使管徑日趨增大，最后可能導致破裂。而連續(xù)的變形使管徑日趨增大，最后可能導致破裂。 l 材料在高溫條件下抵抗這種緩慢塑性變形的能力，用材料在高溫條件下抵抗這種緩慢塑性變形的能力，用 蠕變極限蠕變極限n表示。表示。 l 蠕變極限是指試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時間蠕變極限是指試樣在一定溫度下和在規(guī)定的持續(xù)時間 內(nèi)，產(chǎn)生的蠕變變形量（總的或殘余的）或第內(nèi)，產(chǎn)生的蠕變變形量（總的或殘余的）或第階段的階段的 蠕變速度等于某規(guī)定值時的最大應力。蠕變速度等于某規(guī)定值時的最大應力。 21 2、塑性塑性(plasticity) 金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變

22、形而不斷裂的能力稱金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力稱 為塑性。表示材料的塑性指標是：延伸率為塑性。表示材料的塑性指標是：延伸率 ( (delta) )和斷面和斷面 收縮率收縮率( (psi) )；對于塑性差的材料，用；對于塑性差的材料，用 0.2來代替來代替 s；塑；塑 性指標也是通過拉伸試驗測定的。性指標也是通過拉伸試驗測定的。 斷后伸長率斷后伸長率 ：(specific elongation) 試樣拉斷后，標距長度的相對伸長值。試樣拉斷后，標距長度的相對伸長值。 L Lk拉斷后的長度。拉斷后的長度。 L L0原來的試樣長度。原來的試樣長度。 注意：注意：長、短試樣測出的長、短

23、試樣測出的 值不相同的，斷后伸長率分別值不相同的，斷后伸長率分別 用用 10和和 5表示，通常表示，通常 10也寫為也寫為 。 L L0=5d0 5= ；L L0=10d0 10= 55%塑性材料、塑性材料、 55脆性材料。脆性材料。 %100 0 0 L LLk 22 斷面收縮率斷面收縮率：(percentage reduction in area) 拉伸試樣拉斷后試樣截面積的收縮率。拉伸試樣拉斷后試樣截面積的收縮率。 A0原截面面積。原截面面積。 Ak斷口處斷面面積。斷口處斷面面積。 斷面收縮率不受試樣盡寸的影響，可更可靠的反映材料斷面收縮率不受試樣盡寸的影響，可更可靠的反映材料 的塑性大

24、小。的塑性大小。 塑性的意義：塑性的意義：和和的數(shù)值越大，表明材料的塑性越好。的數(shù)值越大，表明材料的塑性越好。 塑性良好的金屬可進行各種塑性加工。塑性良好的金屬可進行各種塑性加工。 10% 屬塑性材料屬塑性材料 總結(jié)：總結(jié)： 和和越大，塑性越好，越易變形還不會斷裂。越大，塑性越好，越易變形還不會斷裂。 %100 0 0 A AA k 23 新標準新標準（GB/T228-2002）舊標準舊標準（GB/T228-1987） 性能名稱性能名稱符號符號性能名稱性能名稱符號符號 屈服強度屈服強度屈服強度屈服強度s 上屈服強度上屈服強度ReH 下屈服強度下屈服強度ReL 規(guī)定殘余延伸強度規(guī)定殘余延伸強度R

25、r例如例如Rr0.2屈服強度屈服強度0.2 抗拉強度抗拉強度Rm抗拉強度抗拉強度b 斷后伸長率斷后伸長率 A 斷后伸長率斷后伸長率 5 A11.310 斷面收縮率斷面收縮率 Z斷面收縮率斷面收縮率 金屬材料強度與塑性的新、舊標準名詞和符號對照表金屬材料強度與塑性的新、舊標準名詞和符號對照表 24 3、硬度硬度(hardness) 定義：定義：金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕 的能力。的能力。 l 衡量：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。衡量：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度等。 l 硬度測量的應用：硬度測量具有簡便、快捷；不破壞硬度測量的應用：硬度

26、測量具有簡便、快捷；不破壞 試樣試樣( (非破壞性試驗非破壞性試驗) )；硬度能綜合反映材料的強度等其；硬度能綜合反映材料的強度等其 他力學性能；硬度與耐磨性具有直接關系，硬度越高，他力學性能；硬度與耐磨性具有直接關系，硬度越高， 耐磨性越好。所以硬度測量應用極為廣泛，常把硬度標耐磨性越好。所以硬度測量應用極為廣泛，常把硬度標 注于圖紙上，作為零件檢驗、驗收的主要依據(jù)。注于圖紙上，作為零件檢驗、驗收的主要依據(jù)。 l 測量方法：可采用壓入法、加彈法、劃痕法等測量方測量方法：可采用壓入法、加彈法、劃痕法等測量方 法。生產(chǎn)中常用壓入法法。生產(chǎn)中常用壓入法( (有布氏硬度法、洛氏硬度法、維有布氏硬度法

27、、洛氏硬度法、維 氏硬度法等氏硬度法等) )。 25 布氏硬度：布氏硬度：HB(Brinell-hardness)(HBS、HBW) 試驗：試驗：GB84。一定直徑的淬火鋼球。一定直徑的淬火鋼球(HBS)或硬質(zhì)合金球或硬質(zhì)合金球 (HBW)，規(guī)定的載荷及時間后。，規(guī)定的載荷及時間后。 當載荷當載荷F，壓頭球體直徑，壓頭球體直徑D一定時，布氏硬度值僅與壓痕一定時，布氏硬度值僅與壓痕 直徑直徑d有關。有關。d越小，布氏硬度值越大，硬度越高。越小，布氏硬度值越大，硬度越高。 在實際測量中，布氏硬度值可以通過測量壓痕平均直徑在實際測量中，布氏硬度值可以通過測量壓痕平均直徑 d查表得到。查表得到。 l

28、應用：淬火鋼球用以測定硬度應用：淬火鋼球用以測定硬度450的金屬材料，其硬的金屬材料，其硬 度值以度值以HBS表示。布氏硬度在表示。布氏硬度在450650之間的材料，壓之間的材料，壓 頭用硬質(zhì)合金球，其硬度值用頭用硬質(zhì)合金球，其硬度值用HBW表示。表示。 )( 2 102. 0102. 0102. 0)( 22 dDDD F Dh F S F HBWHBS 26 l 布氏硬度特點：布氏硬度特點： 優(yōu)點：測量數(shù)值穩(wěn)定，準確，能較真實地反映材料的平優(yōu)點：測量數(shù)值穩(wěn)定，準確，能較真實地反映材料的平 均硬度。缺點：壓痕較大，操作慢，不適用批量生產(chǎn)的均硬度。缺點：壓痕較大，操作慢，不適用批量生產(chǎn)的 成品

29、件和薄形件。成品件和薄形件。 l 布氏硬度的書寫方式：布氏硬度的書寫方式： 硬度符號硬度符號HBS或或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，符號后面之前的數(shù)字表示硬度值，符號后面 的數(shù)字按順序分別表示球體直徑的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。、載荷及載荷保持時間。 120HBS10/1000/30，表示直徑為表示直徑為10mm的鋼球，在的鋼球，在 1000kgf載荷作用下保持載荷作用下保持30s，測得的布氏硬度值為，測得的布氏硬度值為120。 l 布氏硬度測量范圍：用于原材料與半成品硬度測量，布氏硬度測量范圍：用于原材料與半成品硬度測量， 可用于測量未經(jīng)淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬、硬度較低

30、可用于測量未經(jīng)淬火的鋼、鑄鐵、有色金屬、硬度較低 的鋼（如退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼）。的鋼（如退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼）。 27 布氏硬度計布氏硬度計洛氏硬度計洛氏硬度計維氏硬度計維氏硬度計 28 29 HB3000型布氏硬度試驗機簡圖型布氏硬度試驗機簡圖 1-小杠桿；小杠桿；2-彈簧；彈簧；3-壓軸；壓軸；4-主軸襯套；主軸襯套；5-壓頭；壓頭；6-可更換工作臺；可更換工作臺；7-工作工作 臺立柱；臺立柱；8-螺桿；螺桿；9-升降手輪；升降手輪；10螺母；螺母；11-套筒；套筒；12-電動機；電動機；13-減速器；減速器； 14-換向開關；換向開關；15-砝碼；砝碼；16-大杠桿；大杠桿；1

31、7-吊環(huán)；吊環(huán)；18-機體；機體；19-電源開關；電源開關； 30 31 布氏硬度試驗規(guī)范布氏硬度試驗規(guī)范 32 洛氏硬度：洛氏硬度：HR (Rockwll hardnes)(HRA、HRB、HRC) 試驗：試驗：壓頭為壓頭為1.588mm的淬火鋼球和頂角為的淬火鋼球和頂角為120的金的金 剛石錐，在規(guī)定載荷和時間后，測出的壓痕深度差即硬剛石錐，在規(guī)定載荷和時間后，測出的壓痕深度差即硬 度的大小。度的大小。 HR=Kbd/0.002 K常數(shù)（金剛石常數(shù)（金剛石K=100，鋼球，鋼球K=130） bd壓頭壓頭受主載荷后實際壓入表面的深度。實際應用受主載荷后實際壓入表面的深度。實際應用 時直接從表

32、盤中讀數(shù)即可。時直接從表盤中讀數(shù)即可。 l 洛氏硬度計采用洛氏硬度計采用A、B、C三種標度對不同材料進行試三種標度對不同材料進行試 驗，硬度分別用驗，硬度分別用HRA、HRB、HRC表示。表示。 l 應用范圍：鋼及合金鋼。應用范圍：鋼及合金鋼。HRAHRA主測硬質(zhì)合金、表面淬火主測硬質(zhì)合金、表面淬火 鋼等；鋼等；HRBHRB主測軟鋼、退火鋼等；主測軟鋼、退火鋼等；HRCHRC主測一般淬火鋼件。主測一般淬火鋼件。 l 優(yōu)點：測量迅速、簡便、壓痕小、硬度測量范圍大；優(yōu)點：測量迅速、簡便、壓痕小、硬度測量范圍大； l 缺點：數(shù)據(jù)準確性、穩(wěn)定性、重復性不如布氏硬度。缺點：數(shù)據(jù)準確性、穩(wěn)定性、重復性不如

33、布氏硬度。 33 HR150型洛氏硬度試驗機簡圖型洛氏硬度試驗機簡圖 1-調(diào)整塊；調(diào)整塊；2頂桿；頂桿；3-調(diào)整螺釘；調(diào)整螺釘；4-表盤；表盤；5-按鈕；按鈕；6-緊固螺母；緊固螺母；7-試樣；試樣；8-工作工作 臺；臺；9-手輪；手輪；10-放油螺釘；放油螺釘；11-操縱手柄；操縱手柄；12-砝碼座；砝碼座；13-油針；油針；14、15-磁碼；磁碼； 16-吊桿；吊桿；17-吊套；吊套；18-指示器指示器 34 35 洛氏硬度試驗圖洛氏硬度試驗圖 洛氏硬度計洛氏硬度計 36洛氏硬度指示盤洛氏硬度指示盤 37洛氏硬度指示盤洛氏硬度指示盤 38 維氏硬度：維氏硬度：HV(diamond pene

34、trator hardness) 試驗：維氏硬度值用夾角為試驗：維氏硬度值用夾角為136金剛石正四面錐壓痕單金剛石正四面錐壓痕單 位面積上所承受的平均壓力表示，符號位面積上所承受的平均壓力表示，符號HV。 HV0.189F/d2 F作用在壓頭上試驗力作用在壓頭上試驗力(N)； d壓痕兩對角線長度的平均值壓痕兩對角線長度的平均值(mm) l 應用范圍：測薄片和鍍層。應用范圍：測薄片和鍍層。 l 優(yōu)點：與布氏、洛氏硬度試驗比較，優(yōu)點：與布氏、洛氏硬度試驗比較， 壓痕輪廓清晰，采用對角線長度計量，壓痕輪廓清晰，采用對角線長度計量， 精確可靠，硬度值誤差較小。精確可靠，硬度值誤差較小。 l 缺點：其硬

35、度值需要先測量對角線缺點：其硬度值需要先測量對角線 長度，然后經(jīng)計算或查表確定，故效長度，然后經(jīng)計算或查表確定，故效 率不如洛氏硬度試驗高。率不如洛氏硬度試驗高。 39 40 硬度測試方法匯總硬度測試方法匯總 41 鋼球壓頭與金剛鋼球壓頭與金剛 石壓頭石壓頭 洛氏硬度壓痕洛氏硬度壓痕 布氏硬度壓痕布氏硬度壓痕 維氏硬度壓痕維氏硬度壓痕 42 硬度測定硬度測定 方法方法 表示方法表示方法特點特點應用范圍應用范圍 布氏硬度布氏硬度 （HB） 450HBW5/750/20表表 示用直徑示用直徑5mm的硬質(zhì)的硬質(zhì) 合金球，在合金球，在750kgf載載 荷下保持荷下保持20s，測定的，測定的 布氏硬度值

36、為布氏硬度值為450 測試值穩(wěn)定，準測試值穩(wěn)定，準 確，但測量費時，確，但測量費時， 且壓痕較大且壓痕較大 不適測薄件或成品；不適測薄件或成品； 常用于測常用于測HBW值小于值小于 650的材料，如灰鑄的材料，如灰鑄 鐵、非鐵合金及退火、鐵、非鐵合金及退火、 正火、調(diào)質(zhì)鋼等正火、調(diào)質(zhì)鋼等 洛氏硬度洛氏硬度 （HR） 5055HRC，數(shù)值越，數(shù)值越 大，表示材料越硬大，表示材料越硬 操作迅速簡便，操作迅速簡便， 壓痕小，不如布壓痕小，不如布 氏硬度精確，一氏硬度精確，一 般需測不同部位般需測不同部位 幾處，求其算術幾處，求其算術 平均值平均值 適宜大量生產(chǎn)成品檢適宜大量生產(chǎn)成品檢 驗驗 維氏硬度

37、維氏硬度 （HV） 500Hv100/20表示在表示在 試驗載荷試驗載荷100kgf下保下保 持持20s測定的維氏硬度測定的維氏硬度 值為值為500 載荷小，壓痕淺載荷小，壓痕淺 特適測軟、硬金屬及特適測軟、硬金屬及 陶瓷等非金屬材料，陶瓷等非金屬材料， 尤其是極薄的零件和尤其是極薄的零件和 滲碳層的硬度；還可滲碳層的硬度；還可 測顯微組織硬度測顯微組織硬度 各種硬度表示方法、特點及應用范圍各種硬度表示方法、特點及應用范圍 43 注意：注意： l 上述各種硬度測量法，相互間沒有理論換算關系，故試上述各種硬度測量法，相互間沒有理論換算關系，故試 驗結(jié)果不能直接進行比較，應查閱硬度換算表進行比驗結(jié)

38、果不能直接進行比較，應查閱硬度換算表進行比 較。較。 l 各種硬度的換算經(jīng)驗公式：各種硬度的換算經(jīng)驗公式： 硬度在硬度在200600HBS時：時：1HRC相當于相當于10HBS； 硬度若小于硬度若小于450HBS時：時：1HBS相當于相當于1HV。 利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度：根利用布氏硬度壓痕直徑直接換算出工件的洛氏硬度：根 據(jù)布氏硬度和洛氏硬度換算表，可歸納出一個計算簡單據(jù)布氏硬度和洛氏硬度換算表，可歸納出一個計算簡單 且容易記住的經(jīng)驗公式：且容易記住的經(jīng)驗公式：HRC=(479100D)/4，其中，其中D為為 10mm鋼球壓頭在鋼球壓頭在30KN壓力下壓在工件上的壓痕直

39、徑壓力下壓在工件上的壓痕直徑 測量值。該公式計算出的值與換算值的誤差在測量值。該公式計算出的值與換算值的誤差在-10.5范范 圍內(nèi)。圍內(nèi)。 44 4、沖擊韌度沖擊韌度(toughness) 定義：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。定義：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。 沖擊韌度常用一次擺錘沖擊試驗來測定。沖擊韌度常用一次擺錘沖擊試驗來測定。 擺錘式一次沖擊試驗擺錘式一次沖擊試驗 k=Ak/S0=G(H1-H2)/S0 k沖擊韌度；沖擊韌度； S0 0試樣缺口截面積。試樣缺口截面積。 l 沖擊韌度沖擊韌度 k值越大，值越大， 材料的沖擊韌度越好，材料的沖擊韌度越好， 越不易斷裂。越

40、不易斷裂。 l 沖擊試樣有夏比沖擊試樣有夏比U型型 缺口試樣和夏比缺口試樣和夏比V型缺型缺 口試樣兩種?？谠嚇觾煞N。 45 沖擊試驗示意圖沖擊試驗示意圖 沖擊試驗機沖擊試驗機 46 沖擊韌性的金屬夏比試驗沖擊韌性的金屬夏比試驗 47 小能量多次沖擊能力小能量多次沖擊能力 材料的多次沖擊抗力取決于材料強度和塑性的綜合指標。材料的多次沖擊抗力取決于材料強度和塑性的綜合指標。 l 沖擊能量沖擊能量Ak低時，取決于強度低時，取決于強度( ( s、 b) )；沖擊能量；沖擊能量Ak 高時，取決于塑性高時，取決于塑性( (、 ) )。 多次沖擊彎曲試驗示意圖多次沖擊彎曲試驗示意圖 48 l k還和溫度有關

41、：溫度越低，還和溫度有關：溫度越低， k越小越小( (低溫易沖斷低溫易沖斷) )。 l 韌脆轉(zhuǎn)變溫度：材料在低于某溫度時，韌脆轉(zhuǎn)變溫度：材料在低于某溫度時， k值急劇下降，值急劇下降， 使試樣的斷口由韌性斷口過渡為脆性斷口。因此，這個使試樣的斷口由韌性斷口過渡為脆性斷口。因此，這個 溫度范圍稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍。溫度范圍稱為韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍。 韌脆轉(zhuǎn)變溫度的高低是金屬材料質(zhì)量指標之一，韌脆轉(zhuǎn)韌脆轉(zhuǎn)變溫度的高低是金屬材料質(zhì)量指標之一，韌脆轉(zhuǎn) 變溫度愈低，材料的低溫沖擊性能愈好。變溫度愈低，材料的低溫沖擊性能愈好。 吸收能量與溫度的關系曲線吸收能量與溫度的關系曲線 49Titanic號鋼板和號鋼板

42、和現(xiàn)代船用鋼板的沖擊試驗結(jié)果現(xiàn)代船用鋼板的沖擊試驗結(jié)果 Titanic鋼板鋼板現(xiàn)代船用鋼板現(xiàn)代船用鋼板 建造中的建造中的Titanic 早年的早年的Titanic 號采用了含硫號采用了含硫 高的鋼板，韌高的鋼板，韌 性很差，特別性很差，特別 是在低溫呈脆是在低溫呈脆 性。性。 50 5、疲勞強度疲勞強度 l 疲勞概念：金屬材料在小于屈服強度極限的交變載荷疲勞概念：金屬材料在小于屈服強度極限的交變載荷 長期作用下發(fā)生破壞的現(xiàn)象。長期作用下發(fā)生破壞的現(xiàn)象。 l 疲勞強度：工程上將材料經(jīng)無數(shù)次重復交變載荷作用疲勞強度：工程上將材料經(jīng)無數(shù)次重復交變載荷作用 而不發(fā)生斷裂的最大應力稱為疲勞極限，用而不發(fā)

43、生斷裂的最大應力稱為疲勞極限，用-1表示表示。 l 試驗：試驗：疲勞強度常在旋轉(zhuǎn)對稱彎曲疲勞試驗機上測定。疲勞強度常在旋轉(zhuǎn)對稱彎曲疲勞試驗機上測定。 對稱循環(huán)交變應力對稱循環(huán)交變應力 51 無數(shù)次應力循環(huán)，對于鋼材為無數(shù)次應力循環(huán)，對于鋼材為107，有色金屬和某些超高，有色金屬和某些超高 強度鋼常取強度鋼常取108。 疲勞曲線示意圖疲勞曲線示意圖 52 部分工程材料的疲勞極限部分工程材料的疲勞極限-1(Mpa) 53 產(chǎn)生疲勞破壞的原因，一般認為是由于材料有雜質(zhì)、表產(chǎn)生疲勞破壞的原因，一般認為是由于材料有雜質(zhì)、表 面劃痕及其它能引起應力集中的缺陷。面劃痕及其它能引起應力集中的缺陷。 疲勞斷口示

44、意圖疲勞斷口示意圖 54 通過改善材料的形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷，提高表面光通過改善材料的形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷，提高表面光 潔度，進行表面強化等方法可提高材料疲勞抗力。潔度，進行表面強化等方法可提高材料疲勞抗力。 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） 55 6、斷裂韌度、斷裂韌度 斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴展的能力，一般用斷裂韌度是材料抵抗裂紋擴展的能力，一般用KI IC表示，表示， 單位為單位為MN/m3/2。材料中往往存在著一定的缺陷，這些缺。材料中往往存在著一定的缺陷，這些缺 陷可看做裂紋，在外力作用下，這些裂紋擴展的難易程陷可看做裂紋，在外力作用下，這

45、些裂紋擴展的難易程 度用斷裂韌度表示。度用斷裂韌度表示。 7、磨損、磨損 磨損是零部件失效的一種基本類型。通常意義上來講，磨損是零部件失效的一種基本類型。通常意義上來講， 磨損是指零部件幾何尺寸磨損是指零部件幾何尺寸(體積體積)變小。變小。 零部件失去原有零部件失去原有 設計所規(guī)定的功能稱為失效。設計所規(guī)定的功能稱為失效。 按照表面破壞機理特征，磨損可以分為磨料磨損、粘著按照表面破壞機理特征，磨損可以分為磨料磨損、粘著 磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等。前三種磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損和微動磨損等。前三種 是磨損的基本類型，后兩種只在某些特定條件下才會發(fā)是磨損的基本類型，后兩種只在某

46、些特定條件下才會發(fā) 生。生。 56 (1) 磨料磨損：物體表面與硬質(zhì)顆粒或硬質(zhì)凸出物磨料磨損：物體表面與硬質(zhì)顆?；蛴操|(zhì)凸出物(包括包括 硬金屬硬金屬)相互摩擦引起表面材料損失。相互摩擦引起表面材料損失。 (2) 粘著磨損：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的粘著磨損：摩擦副相對運動時，由于固相焊合作用的 結(jié)果，造成接觸面金屬損耗。結(jié)果，造成接觸面金屬損耗。 (3) 表面疲勞磨損：兩接觸表面在交變接觸壓應力的作用表面疲勞磨損：兩接觸表面在交變接觸壓應力的作用 下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失。下，材料表面因疲勞而產(chǎn)生物質(zhì)損失。 (4) 腐蝕磨損：零件表面在摩擦的過程中，表面金屬與周腐蝕磨損：零件

47、表面在摩擦的過程中，表面金屬與周 圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應，因而出現(xiàn)的物質(zhì)損失。圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應，因而出現(xiàn)的物質(zhì)損失。 (5) 微動磨損：兩接觸表面間沒有宏觀相對運動，但在外微動磨損：兩接觸表面間沒有宏觀相對運動，但在外 界變動負荷影響下界變動負荷影響下，有小振幅的相對振動，有小振幅的相對振動(100m)，此，此 時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造時接觸表面間產(chǎn)生大量的微小氧化物磨損粉末，因此造 成的磨損稱為微動磨損成的磨損稱為微動磨損。 57 58 一、物理性能一、物理性能 1、密度、密度：指在一定溫度下單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，一般用指在一定溫度下單位體積物質(zhì)的質(zhì)量，一

48、般用 (gamma)表示。密度表達式如下：表示。密度表達式如下： = m/V 密度意義：密度的大小很大程度上決定了工件的自重。密度意義：密度的大小很大程度上決定了工件的自重。 5g/cm3重金屬。重金屬。 應用：飛機制造業(yè)、子彈頭、檢驗材料、煉鐵、煉鋼、應用：飛機制造業(yè)、子彈頭、檢驗材料、煉鐵、煉鋼、 鉛球等。鉛球等。 59 2、熔點、熔點：是材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，金屬等晶體是材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度，金屬等晶體 材料一般具有固定的熔點，而高分子材料等非晶體材料材料一般具有固定的熔點，而高分子材料等非晶體材料 一般沒有固定的熔點。一般沒有固定的熔點。 凝固點：液體凝固點：液體固體的溫度

49、點。固體的溫度點。 l 熔點意義：金屬的熔點是熱加工的重要工藝參數(shù)；對選熔點意義：金屬的熔點是熱加工的重要工藝參數(shù)；對選 材有影響，不同熔點的金屬具有不同的應用場合。材有影響，不同熔點的金屬具有不同的應用場合。 l 應用：應用：高的熔點金屬（如鎢、鉬等）可用于制造耐高高的熔點金屬（如鎢、鉬等）可用于制造耐高 溫的零件（如火箭、導彈、燃氣輪機零件，電火花加工、溫的零件（如火箭、導彈、燃氣輪機零件，電火花加工、 焊接電極等），低的熔點金屬（如鉛、鉍、錫等）可用焊接電極等），低的熔點金屬（如鉛、鉍、錫等）可用 于制造熔絲、焊接釬料等。于制造熔絲、焊接釬料等。 60 3、導熱性：一般用導熱性：一般用導

50、熱率導熱率表示，其含義是在單位厚度表示，其含義是在單位厚度 金屬，溫差為金屬，溫差為1時，每秒鐘從單位斷面通過的熱量。時，每秒鐘從單位斷面通過的熱量。 金屬具有良好的導熱性，尤其是銀、銅、鋁的導熱性很金屬具有良好的導熱性，尤其是銀、銅、鋁的導熱性很 好；一般純金屬具有良好的導熱性，合金的成分越復雜，好；一般純金屬具有良好的導熱性，合金的成分越復雜， 其導熱性越差。其導熱性越差。 l 應用：散熱器等傳熱元件應采用導熱性好的材料制造；應用：散熱器等傳熱元件應采用導熱性好的材料制造； 保溫器材應采用導熱性差的材料制造。在熱處理、鑄造、保溫器材應采用導熱性差的材料制造。在熱處理、鑄造、 鍛造、焊接過程

51、中，若材料的導熱性差，則會使工件內(nèi)鍛造、焊接過程中，若材料的導熱性差，則會使工件內(nèi) 外產(chǎn)生大的溫差而出現(xiàn)較大的內(nèi)應力，導致工件變形或外產(chǎn)生大的溫差而出現(xiàn)較大的內(nèi)應力，導致工件變形或 開裂。采用緩慢加熱和冷卻的方法可使零件內(nèi)外溫度均開裂。采用緩慢加熱和冷卻的方法可使零件內(nèi)外溫度均 勻，防止變形和開裂。勻，防止變形和開裂。 61 4、導電性：一般用導電性：一般用電阻率電阻率表示，電阻率是單位長度、表示，電阻率是單位長度、 單位截面積的電阻值，其單位為單位截面積的電阻值，其單位為.m。 l 電阻率的意義：是設計導電材料和絕緣材料的主要依據(jù)。電阻率的意義：是設計導電材料和絕緣材料的主要依據(jù)。 材料的電

52、阻率材料的電阻率越小，導電性能越好。金屬中銀的導電越小，導電性能越好。金屬中銀的導電 性最好、銅與鋁次之。通常金屬的純度越高，其導電性性最好、銅與鋁次之。通常金屬的純度越高，其導電性 越好，合金的導電性比純金屬差，高分子材料和陶瓷一越好，合金的導電性比純金屬差，高分子材料和陶瓷一 般都是絕緣體。般都是絕緣體。 l 應用：導電器材常選用導電性良好的材料，以減少損耗；應用：導電器材常選用導電性良好的材料，以減少損耗； 而加熱元件、電阻絲則選用導電性差的材料制作，以提而加熱元件、電阻絲則選用導電性差的材料制作，以提 高功率。高功率。 5、磁性磁性 l 非鐵磁性物質(zhì)：不能被磁鐵所吸引，即不能被磁化，如

53、非鐵磁性物質(zhì)：不能被磁鐵所吸引，即不能被磁化，如 鋁、銅等?？捎糜谥谱饕蟊苊怆姶艌龈蓴_的零件和結(jié)鋁、銅等?？捎糜谥谱饕蟊苊怆姶艌龈蓴_的零件和結(jié) 構(gòu)件。構(gòu)件。 62 l 鐵磁性物質(zhì)：可以被磁鐵吸引，即能補磁化，如鐵磁性物質(zhì)：可以被磁鐵吸引，即能補磁化，如Fe、Ni、 Co等?？捎糜谥圃熳儔浩鞯蔫F芯、發(fā)電機的轉(zhuǎn)子等；等。可用于制造變壓器的鐵芯、發(fā)電機的轉(zhuǎn)子等； 表示磁性的物理量：表示磁性的物理量： 導磁率導磁率(=B/H)：表示鐵磁材料磁化曲線上某一點的磁：表示鐵磁材料磁化曲線上某一點的磁 化強度化強度B與外磁場強度與外磁場強度H的比值；的比值； 磁飽和強度磁飽和強度B1：表示材料能達到的最大

54、磁化強度；：表示材料能達到的最大磁化強度； 剩磁剩磁Br：表示外磁場降為零時，材料的剩余磁感應強度；：表示外磁場降為零時，材料的剩余磁感應強度； 矯頑力矯頑力HC：表示要使磁感應強度降為零時，必須加反方：表示要使磁感應強度降為零時，必須加反方 向的磁場向的磁場HC。 l 軟磁材料：指易于磁化并可反復磁化的材料，但當外磁場軟磁材料：指易于磁化并可反復磁化的材料，但當外磁場 去除后磁性隨之消失。去除后磁性隨之消失。 l 硬磁材料：硬磁材料經(jīng)磁化后，當外磁場去除后仍保留磁硬磁材料：硬磁材料經(jīng)磁化后，當外磁場去除后仍保留磁 性，并具有高的剩磁和矯頑力。性，并具有高的剩磁和矯頑力。 63 6、熱膨脹性、

55、熱膨脹性(線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù))：材料隨溫度的改變而出現(xiàn)體積：材料隨溫度的改變而出現(xiàn)體積 變化的現(xiàn)象稱為熱膨脹性，用線膨脹系數(shù)變化的現(xiàn)象稱為熱膨脹性，用線膨脹系數(shù)a來表示，其含來表示，其含 義是溫度上升義是溫度上升1時，單位長度的伸長量，單位為時，單位長度的伸長量，單位為1/。 l 陶瓷的熱膨脹性小，金屬次之，高分子材料最大。陶瓷的熱膨脹性小，金屬次之，高分子材料最大。 l 線膨脹系數(shù)的意義：影響工件的精度，精密量具、零件、線膨脹系數(shù)的意義：影響工件的精度，精密量具、零件、 儀表、機器等，應選用線膨脹系數(shù)小的材料，以避免在不儀表、機器等，應選用線膨脹系數(shù)小的材料，以避免在不 同的溫度下使用影響

56、其精度；機械加工和裝配中也應考慮同的溫度下使用影響其精度；機械加工和裝配中也應考慮 材料的熱膨脹性材料的熱膨脹性,以保證構(gòu)件尺寸的準確性。以保證構(gòu)件尺寸的準確性。 64 二、化學性能二、化學性能 1、耐腐蝕性：金屬材料在常溫下抵抗氧、水及其他化學、耐腐蝕性：金屬材料在常溫下抵抗氧、水及其他化學 物質(zhì)腐蝕破壞的能力稱為耐腐蝕性。物質(zhì)腐蝕破壞的能力稱為耐腐蝕性。 材料的耐蝕性常用材料的耐蝕性常用 每年腐蝕深度每年腐蝕深度(滲蝕度滲蝕度)Ka(mm/年年)表示。表示。 l 金屬的腐蝕既造成表面金屬光澤的缺失和材料的損失，金屬的腐蝕既造成表面金屬光澤的缺失和材料的損失， 也造成一些隱蔽性和突發(fā)性的事故

57、。金屬材料中鉻鎳不也造成一些隱蔽性和突發(fā)性的事故。金屬材料中鉻鎳不 銹鋼可以耐含氧酸的腐蝕；而銅及銅合金、鋁及鋁合金銹鋼可以耐含氧酸的腐蝕；而銅及銅合金、鋁及鋁合金 能耐大氣的腐蝕；合成高分子材料和陶瓷材料一般都具能耐大氣的腐蝕；合成高分子材料和陶瓷材料一般都具 有良好的耐腐蝕性。有良好的耐腐蝕性。 l 對金屬材料而言，其腐蝕形式主要有兩種：一種是化學對金屬材料而言，其腐蝕形式主要有兩種：一種是化學 腐蝕，另一種是電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是金屬直接與周腐蝕，另一種是電化學腐蝕?；瘜W腐蝕是金屬直接與周 圍介質(zhì)發(fā)生純化學作用，例如鋼的氧化反應。電化學腐圍介質(zhì)發(fā)生純化學作用，例如鋼的氧化反應。電化學腐

58、蝕是金屬在酸、堿、鹽等電介質(zhì)溶液中由于原電池的作蝕是金屬在酸、堿、鹽等電介質(zhì)溶液中由于原電池的作 用而引起的腐蝕。提高材料的耐腐蝕性的方法很多，如用而引起的腐蝕。提高材料的耐腐蝕性的方法很多，如 均勻化處理、表面處理等都可以提高材料的耐腐蝕性。均勻化處理、表面處理等都可以提高材料的耐腐蝕性。 65 2、高溫抗氧化性高溫抗氧化性 在高溫下金屬材料易與氧結(jié)合，形成氧化皮，造成金屬在高溫下金屬材料易與氧結(jié)合，形成氧化皮，造成金屬 的損耗和浪費，因此高溫下使用的工件，要求材料具有的損耗和浪費，因此高溫下使用的工件，要求材料具有 高溫抗氧化的能力。如各種加熱爐、鍋爐等，要選用抗高溫抗氧化的能力。如各種加

59、熱爐、鍋爐等，要選用抗 氧化性良好的材料。氧化性良好的材料。 l 材料中的耐熱鋼、高溫合金、鈦合金、陶瓷材料等都材料中的耐熱鋼、高溫合金、鈦合金、陶瓷材料等都 具有好的高溫抗氧化性。具有好的高溫抗氧化性。 l 提高高溫抗氧化性的措施是：使材料在迅速氧化后能提高高溫抗氧化性的措施是：使材料在迅速氧化后能 在表面形成一層連續(xù)而致密并與母體結(jié)合牢靠的膜，從在表面形成一層連續(xù)而致密并與母體結(jié)合牢靠的膜，從 而阻止進一步氧化。而阻止進一步氧化。 3、化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性 金屬材料的耐腐蝕必和抗氧化性的總稱。金屬材料的耐腐蝕必和抗氧化性的總稱。 應用：耐熱設備、高溫鍋爐等。應用：耐熱設備、高溫鍋爐等。 6

60、6 三、工藝性能三、工藝性能 材料的工藝性能是指在加工過程中對不同加工方法的適材料的工藝性能是指在加工過程中對不同加工方法的適 應性，材料工藝性能的好壞影響到加工的難易程度，從應性，材料工藝性能的好壞影響到加工的難易程度，從 而影響到零件加工后的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。而影響到零件加工后的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。 金屬的工藝性能主要有鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、金屬的工藝性能主要有鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、 切削加工性能、熱處理性能。切削加工性能、熱處理性能。 1、鑄造性能鑄造性能 鑄造是指將熔化后的金屬液澆入鑄型中，待凝固、冷卻鑄造是指將熔化后的金屬液澆入鑄型中，待凝固、冷卻 后獲