第四章金屬材料的性能

1、第二篇第二篇 輪機(jī)工程材料輪機(jī)工程材料金屬鍵金屬鍵分子鍵和共價(jià)鍵分子鍵和共價(jià)鍵離子鍵、共價(jià)鍵離子鍵、共價(jià)鍵多種結(jié)合鍵多種結(jié)合鍵工程材料的分類工程材料的分類 按材料性質(zhì)和結(jié)合鍵的性質(zhì)分為按材料性質(zhì)和結(jié)合鍵的性質(zhì)分為一、金屬材料一、金屬材料 用量最大、應(yīng)用最廣泛用量最大、應(yīng)用最廣泛黑色金屬：鐵、錳鉻或以它們?yōu)橹餍纬傻暮辖鸷谏饘伲鸿F、錳鉻或以它們?yōu)橹餍纬傻暮辖鹩猩饘伲撼谏饘僖酝獾乃薪饘偌捌浜辖?，銅、有色金屬：除黑色金屬以外的所有金屬及其合金，銅、鋁及其合金等。鋁及其合金等。二、陶瓷材料（無機(jī)非金屬材料）二、陶瓷材料（無機(jī)非金屬材料）一種或多種金屬元素與一種非金屬元素的化合物。一種或多種金屬

2、元素與一種非金屬元素的化合物。包括水泥、玻璃、耐火材料和陶瓷等。包括水泥、玻璃、耐火材料和陶瓷等。主要原料是硅酸鹽礦物，又稱硅酸鹽材料。主要原料是硅酸鹽礦物，又稱硅酸鹽材料。三、高分子材料三、高分子材料按來源分為天然高分子材料按來源分為天然高分子材料( (蛋白、淀粉蛋白、淀粉、纖維素等、纖維素等) )和人工高分子材料和人工高分子材料( (合成塑合成塑料、合成橡膠、合成纖維料、合成橡膠、合成纖維) )。按性能及用途可分為塑料、橡膠、膠粘按性能及用途可分為塑料、橡膠、膠粘劑、涂料劑、涂料。四、復(fù)合材料四、復(fù)合材料由基體材料增強(qiáng)材料復(fù)合而成?；w材由基體材料增強(qiáng)材料復(fù)合而成?；w材料有金屬、陶瓷、塑

3、料等，增強(qiáng)材料有料有金屬、陶瓷、塑料等，增強(qiáng)材料有各種纖維和無機(jī)化合物等。各種纖維和無機(jī)化合物等。烯丙酰氯烯丙酰氯- -苯乙烯苯乙烯玻璃纖維增強(qiáng)高分玻璃纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料子復(fù)合材料材料的性能材料的性能使用性能使用性能工藝性能工藝性能 物理性能物理性能 化學(xué)性能化學(xué)性能 力學(xué)性能力學(xué)性能 熱處理性能熱處理性能鑄造性能鑄造性能焊接性能焊接性能鍛造性能鍛造性能切削加工性能切削加工性能沖壓性能等沖壓性能等 (指金屬材料在指金屬材料在使用過程中表現(xiàn)使用過程中表現(xiàn)出的性能出的性能)(指金屬材料在指金屬材料在加工過程中表現(xiàn)加工過程中表現(xiàn)出的性能出的性能)材料的性能材料的性能載荷載荷 金屬所受的外力稱載荷

4、，可載荷分為：金屬所受的外力稱載荷，可載荷分為： 1、靜、靜 載載 荷：大小不變或變化緩慢的載荷；荷：大小不變或變化緩慢的載荷； 2、沖擊載荷：、沖擊載荷：在短時(shí)間內(nèi)以較高速度突然增加的在短時(shí)間內(nèi)以較高速度突然增加的載荷；載荷； 3、交變載荷：大小或方向隨時(shí)間作周期性變化的、交變載荷：大小或方向隨時(shí)間作周期性變化的載荷。載荷。 根據(jù)載荷作用形式不同，可分為拉伸、壓縮、彎根據(jù)載荷作用形式不同，可分為拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉(zhuǎn)等幾種形式。曲、剪切和扭轉(zhuǎn)等幾種形式。 第一節(jié)金屬材料的機(jī)械性能（力學(xué)性能）第一節(jié)金屬材料的機(jī)械性能（力學(xué)性能） -是指金屬材料在各種載荷作用下所是指金屬材料在各種載荷作用

5、下所表現(xiàn)出來的抵抗變形或失效的能力。表現(xiàn)出來的抵抗變形或失效的能力。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? 1.常溫下的機(jī)械性能指標(biāo)有常溫下的機(jī)械性能指標(biāo)有：剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、：剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度等。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：是選擇和使用金屬材料的重要依據(jù)和使用金屬材料的重要依據(jù)常用的試驗(yàn)常用的試驗(yàn)：拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)：拉伸試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)和疲勞試驗(yàn)試件斷裂試件斷裂k點(diǎn)點(diǎn)試件產(chǎn)生頸縮試件產(chǎn)生頸縮b點(diǎn)點(diǎn)試件在均勻塑性試件在均勻塑性變形階段變形階段cb段段試件在彈性變形階段試

6、件在彈性變形階段后后oa段，卸載后的形狀段，卸載后的形狀 oeoe段：段：彈性變形彈性變形 階段；階段； e e 點(diǎn)彈性極限；點(diǎn)彈性極限； ekek段：段：塑性變形塑性變形 階段。階段。包括：包括：eses段：段：微量塑性變形微量塑性變形階段階段 ssss段：段：屈服屈服階段；階段； s sb b段：段：強(qiáng)化強(qiáng)化階段；階段； bkbk段：段：頸縮頸縮階段；階段；b b點(diǎn)點(diǎn)：形成了：形成了“縮頸縮頸”； k k點(diǎn)：試樣斷裂；點(diǎn)：試樣斷裂； 變形過程變形過程kbFeslsPePbPo s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上試樣承受的單位面積上試樣承受的載荷。這里用試樣承受的載荷載荷。

7、這里用試樣承受的載荷除以試樣的原始橫截面積除以試樣的原始橫截面積F0表示表示: F = ( M pa ) F0應(yīng)變應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量。這里單位長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)量。這里用試樣的伸長(zhǎng)量除以試樣的原用試樣的伸長(zhǎng)量除以試樣的原始標(biāo)距表示始標(biāo)距表示: L = L0應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線（ - 曲線）曲線） 形狀和拉伸曲線基本相同，單位形狀和拉伸曲線基本相同，單位不同不同思考思考怎樣比較不同材料抵怎樣比較不同材料抵抗外力能力的大??？抗外力能力的大??？kbFeslsPePbPo s（1）剛度）剛度 是金屬材料在外力作用時(shí)抵抗是金屬材料在外力作用時(shí)抵抗彈性變形的能力。彈性變形的能力。E越大，材料剛度越大，即在

8、一定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彈性變形量越小；越大，材料剛度越大，即在一定應(yīng)力作用下產(chǎn)生的彈性變形量越??；E的大小反應(yīng)金屬材料彈性變形的難易程度，主要取決于材料的本身的性質(zhì)的大小反應(yīng)金屬材料彈性變形的難易程度，主要取決于材料的本身的性質(zhì)E隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很??；金化等對(duì)彈性模量的影響很??；可以通過增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。可以通過增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。E與材料金屬本性、晶格類型和原子間距有關(guān)系，而與材料的顯微組織無關(guān)與材料金屬本性、晶

9、格類型和原子間距有關(guān)系，而與材料的顯微組織無關(guān) E衡量材料剛度的指標(biāo)是彈性模量：衡量材料剛度的指標(biāo)是彈性模量：（2）強(qiáng)度）強(qiáng)度 金屬材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變金屬材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的能力形和斷裂的能力 屈服強(qiáng)度也稱屈服極限屈服強(qiáng)度也稱屈服極限（ s ）指材料抵抗微量塑性變形的能力指材料抵抗微量塑性變形的能力0.2:規(guī)定產(chǎn)生規(guī)定產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為條件屈服強(qiáng)度度0()ssPMPaS材料屈服時(shí)的外力（材料屈服時(shí)的外力（N）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對(duì)有明顯屈服現(xiàn)象對(duì)有明顯屈服現(xiàn)象的材料特有的

10、指標(biāo)的材料特有的指標(biāo)對(duì)無明顯屈服現(xiàn)對(duì)無明顯屈服現(xiàn)象的材料象的材料抗拉強(qiáng)度又稱強(qiáng)度極限抗拉強(qiáng)度又稱強(qiáng)度極限(b) 金屬材料抵抗斷裂的能力金屬材料抵抗斷裂的能力材料從開始受力到斷裂為止所能承受的最大應(yīng)力值材料從開始受力到斷裂為止所能承受的最大應(yīng)力值0()bbPMPaS試樣在斷裂時(shí)所承受的最大拉力（試樣在斷裂時(shí)所承受的最大拉力（N）屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值 S S / b稱為屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比小小，工程構(gòu)件儲(chǔ)備強(qiáng)度越大儲(chǔ)備強(qiáng)度越大，可靠性高可靠性高，說明即使外載荷或某些意外因素使金屬變形，也不至于立即斷裂。一般制造彈性零件的材料具有較高的屈強(qiáng)比，通常0.8%（3）塑性）塑性 金屬材料在外力作用下產(chǎn)

11、生塑性變形而金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。不破壞的能力。衡量金屬材料塑性的指標(biāo)有衡量金屬材料塑性的指標(biāo)有： 延伸率延伸率和和斷面收縮率斷面收縮率延伸率延伸率0100%oLLL試樣拉斷后的標(biāo)距（試樣拉斷后的標(biāo)距（mm）LoL 試樣原始標(biāo)距（試樣原始標(biāo)距（mm）斷面收縮率斷面收縮率試樣斷裂后縮頸處的最小橫截面積（試樣斷裂后縮頸處的最小橫截面積（mm2）F oF 試樣原始截面積（試樣原始截面積（mm2）00100%FFF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)萬一超因?yàn)榱慵诠?/p>

12、作時(shí)萬一超載，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 （4）硬度：）硬度：隨著被測(cè)材料的種類，軟硬程度、厚薄尺寸的不同，隨著被測(cè)材料的種類，軟硬程度、厚薄尺寸的不同，工程上常用的硬度指標(biāo)有：工程上常用的硬度指標(biāo)有：是金屬表面抵抗局部塑形變形的能力；是金屬表面抵抗局部塑形變形的能力；是衡量金屬材料軟硬程度的指標(biāo)。是衡量金屬材料軟硬程度的指標(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）顯微硬度（顯微硬度（HM）各種硬度指標(biāo)的值之各種硬度指標(biāo)的值之間，可以換算。間，可以換算。 布氏硬度測(cè)定原理布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì)()P

13、HBMPaF計(jì)算公式HBS：淬火鋼球作壓頭；適用于450HBW：硬質(zhì)合金作壓頭；適用于450HB650HBHB值越大，材料越硬。值越大，材料越硬。布氏硬度壓痕布氏硬度壓痕 布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。還硬的材料。 應(yīng)用：應(yīng)用：適于測(cè)量普通鋼、灰鑄鐵、有色金屬以及經(jīng)適于測(cè)量普通鋼、灰鑄鐵、有色金屬以及經(jīng)退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼材等材料。退火、正火、調(diào)質(zhì)處理的鋼材等材料。二、洛氏硬度測(cè)定原理鋼球壓頭與鋼球壓頭與金剛石壓頭金剛石壓頭洛氏硬度壓痕洛氏硬度

14、壓痕符號(hào)符號(hào)壓頭類型壓頭類型總實(shí)驗(yàn)力總實(shí)驗(yàn)力N 應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍HRA120金剛金剛石圓錐體石圓錐體588.470 08585HRAHRA硬質(zhì)合金、表面淬火鋼或滲碳鋼硬質(zhì)合金、表面淬火鋼或滲碳鋼HRB直徑為直徑為1.588mm鋼鋼球球980.725100100HRBHRB有色金屬或退火、正火鋼等有色金屬或退火、正火鋼等HRC120金剛金剛石圓錐體石圓錐體147120 6767HRCHRC調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、工具鋼等調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼、工具鋼等HRD120金剛金剛石圓錐體石圓錐體980.7406767HRDHRD薄鋼板、中等厚度的表面硬化零薄鋼板、中等厚度的表面硬化零件件試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)被測(cè)

15、的材料不同，壓頭的類型、試驗(yàn)力及按下表選試驗(yàn)時(shí)，根據(jù)被測(cè)的材料不同，壓頭的類型、試驗(yàn)力及按下表選擇，對(duì)應(yīng)的洛氏硬度標(biāo)尺為擇，對(duì)應(yīng)的洛氏硬度標(biāo)尺為HRA、HRB、HRC、HRD四種四種表表4-1 洛氏硬度的試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍洛氏硬度的試驗(yàn)條件及應(yīng)用范圍符號(hào)HR表示方法硬度值+HR例： 52HRC 70HRA適用范圍洛氏硬度洛氏硬度HRC可以用于硬可以用于硬度很高的材料，在鋼件熱處度很高的材料，在鋼件熱處理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。理質(zhì)量檢查中應(yīng)用最多。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) 。缺點(diǎn):準(zhǔn)確性不夠。HBS220,HRC:HB=1:10維氏硬度測(cè)定原理用一定的試驗(yàn)力用一定的試驗(yàn)力P，

16、將頂角為將頂角為1360的金剛的金剛石四棱錐壓入金屬表石四棱錐壓入金屬表面，保持一定時(shí)間后面，保持一定時(shí)間后卸去試驗(yàn)力，然后測(cè)卸去試驗(yàn)力，然后測(cè)出壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度出壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度d1、d2（mm），并求），并求出壓痕對(duì)角線的平均出壓痕對(duì)角線的平均值值d。 維氏硬度計(jì)維氏硬度計(jì)維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度試驗(yàn)原理維氏硬度壓痕維氏硬度壓痕計(jì)算公式計(jì)算公式21891. 0dFHV 表示方法表示方法硬度值硬度值+HV+試驗(yàn)力試驗(yàn)力/保持時(shí)間保持時(shí)間如：如：640HV30/20適用范圍適用范圍適用于測(cè)定薄件或經(jīng)處理的表面層硬度，可測(cè)適用于測(cè)定薄件或經(jīng)處理的表面層硬度，可測(cè)定從極軟到極硬的各種材料，但操作麻煩，

17、一定從極軟到極硬的各種材料，但操作麻煩，一般用于科研。般用于科研。顯微硬度 利用顯微硬度計(jì)測(cè)定材料內(nèi)部的組織或相組成物的硬度，顯微硬度用HM表示。（5）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。釘槍等）時(shí)，必須考慮所用材料的沖擊吸收功或沖擊韌度。擺錘式一次沖擊試驗(yàn)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

18、斷，并擺過支點(diǎn)升到然后下落，將試樣打斷，并擺過支點(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。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)沖擊韌度沖擊韌度a k： 金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力沖擊吸收功和沖擊韌度沖擊吸收功和沖擊韌度就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。沖擊吸收功沖擊吸收功 Ak 作為材料韌性判據(jù)，與溫度、試樣形狀、尺寸、作為

19、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)。表面粗糙度、內(nèi)部組織和缺陷有關(guān)。2(/)kkAaJ cmF1.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)中可用來檢驗(yàn)材料的冶金質(zhì)量生產(chǎn)中可用來檢驗(yàn)材料的冶金質(zhì)量,熱加工質(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來越低沖擊韌度隨溫度下降越來越低冷脆現(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

20、，說明低溫沖擊性能越好料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度越低，說明低溫沖擊性能越好 a ak k不參與零（構(gòu)）件的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，只做不參與零（構(gòu)）件的設(shè)計(jì)計(jì)算過程，只做選材時(shí)的參考；選材時(shí)的參考； 材料的材料的值愈大，韌性就愈好；材料的值愈大，韌性就愈好；材料的值愈小，材料的脆性愈大值愈小，材料的脆性愈大 a ak k隨溫度下降而減小隨溫度下降而減小 在某一溫度范圍內(nèi)在某一溫度范圍內(nèi)a ak k值顯著下降的現(xiàn)象稱冷值顯著下降的現(xiàn)象稱冷脆或脆性轉(zhuǎn)變，發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱脆或脆性轉(zhuǎn)變，發(fā)生脆性轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱脆性轉(zhuǎn)變溫度；脆性轉(zhuǎn)變溫度； 材料的使用溫度應(yīng)高于脆性轉(zhuǎn)變溫度材料的使用溫度應(yīng)高于脆性轉(zhuǎn)變溫度 材料的脆

21、性轉(zhuǎn)變溫度越低，材料的低溫沖擊材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度越低，材料的低溫沖擊性越好。性越好。TITANIC建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào)TITANIC的沉沒的沉沒與船體材料的質(zhì)量與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)直接有關(guān)Titanic 號(hào)鋼板號(hào)鋼板（左圖）（左圖）和和近代船用近代船用鋼板鋼板（右圖）（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板近代船用鋼板船體鋼板硫磷含量過高船體鋼板硫磷含量過高 （6 6）疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度n工程上一些機(jī)件工作時(shí)受交變應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)力作用，即使工作應(yīng)力工程上一些機(jī)件工作時(shí)受交變應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)力作用，即使工作應(yīng)力低于材料的低于材料的 s ，但經(jīng)過一定循環(huán)周次后仍會(huì)

22、發(fā)生斷裂，這樣的斷裂，但經(jīng)過一定循環(huán)周次后仍會(huì)發(fā)生斷裂，這樣的斷裂現(xiàn)象稱之為現(xiàn)象稱之為疲勞。疲勞。 n據(jù)統(tǒng)計(jì)，約據(jù)統(tǒng)計(jì)，約80%80%的機(jī)件失效為疲勞破壞。的機(jī)件失效為疲勞破壞。n當(dāng)零件所受的應(yīng)力低于某一值時(shí)，即使循環(huán)周次無窮多也不發(fā)生斷當(dāng)零件所受的應(yīng)力低于某一值時(shí)，即使循環(huán)周次無窮多也不發(fā)生斷裂，稱此應(yīng)力值為裂，稱此應(yīng)力值為疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度或或疲勞極限疲勞極限（-1） 1N0N鋼：有色金屬：N0 循環(huán)基數(shù)疲勞曲線疲勞曲線 疲勞破壞的原因：疲勞破壞的原因： 材料內(nèi)部缺陷、表面劃痕、殘余應(yīng)力及其他能材料內(nèi)部缺陷、表面劃痕、殘余應(yīng)力及其他能引起應(yīng)力集中的缺陷引起應(yīng)力集中的缺陷應(yīng)力集中應(yīng)力集中微裂紋

23、微裂紋擴(kuò)展擴(kuò)展斷裂破壞。斷裂破壞。影響疲勞強(qiáng)度的因素影響疲勞強(qiáng)度的因素:內(nèi)部缺陷、表面劃痕、殘留應(yīng)力等內(nèi)部缺陷、表面劃痕、殘留應(yīng)力等2.高溫下的機(jī)械性能指標(biāo)蠕變?nèi)渥儯航饘俨牧祥L(zhǎng)時(shí)間在高溫和一定應(yīng)力作用下，即使應(yīng)力小于s ,也會(huì)發(fā)生緩慢的塑性變形，此種現(xiàn)象稱為蠕變?nèi)渥?。說明： 溫度越高，蠕變?cè)絿?yán)重，甚至導(dǎo)致零件斷裂破壞；溫度越高，蠕變?cè)絿?yán)重，甚至導(dǎo)致零件斷裂破壞； 通常當(dāng)材料溫度超過通常當(dāng)材料溫度超過(0.3(0.30.4)Tm0.4)Tm時(shí)，蠕變才顯著時(shí)，蠕變才顯著金屬材料高溫下的力學(xué)性能指標(biāo)有：（1）高溫強(qiáng)度高溫強(qiáng)度(熱強(qiáng)度）熱強(qiáng)度）:應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間綜合作用的反映包括 蠕變極限和持久強(qiáng)度蠕

24、變極限(蠕變強(qiáng)度）： 金屬材料長(zhǎng)期在高溫和應(yīng)力作用下的抵抗塑性變形的能。金屬材料長(zhǎng)期在高溫和應(yīng)力作用下的抵抗塑性變形的能。 表示在一定的溫度表示在一定的溫度T下，一定的時(shí)間下，一定的時(shí)間t內(nèi)，產(chǎn)生一定塑性內(nèi)，產(chǎn)生一定塑性變形量變形量時(shí)所承受的最大應(yīng)力。時(shí)所承受的最大應(yīng)力。 MPa持久強(qiáng)度：持久強(qiáng)度： 金屬材料長(zhǎng)期在高溫和應(yīng)力作用下抵抗斷裂的能力金屬材料長(zhǎng)期在高溫和應(yīng)力作用下抵抗斷裂的能力 表示在一定的溫度表示在一定的溫度T下，工作一定得時(shí)間下，工作一定得時(shí)間t后產(chǎn)生斷裂的應(yīng)力后產(chǎn)生斷裂的應(yīng)力/TtTt（2 2）熱硬性（紅硬性或高溫硬性）熱硬性（紅硬性或高溫硬性）：金屬材料在高溫下仍具有較高硬度

25、的性能。說明：是高溫下工作的零件的重要高溫性能指標(biāo)。第二節(jié)金屬材料的工藝性能一、工藝性能一、工藝性能：材料對(duì)各種加工工藝的適應(yīng)能力 材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能的綜合體現(xiàn)；材料的物理、化學(xué)和力學(xué)性能的綜合體現(xiàn)； 直接影響零件的加工方法、加工質(zhì)量和制造成本；直接影響零件的加工方法、加工質(zhì)量和制造成本；金屬材料的工藝性能主要包括：金屬材料的工藝性能主要包括：鑄造性、可鍛性、可焊性、熱處理性、切削加工性、鑄造性、可鍛性、可焊性、熱處理性、切削加工性、管材與型材的冷變形工藝性管材與型材的冷變形工藝性（1 1）鑄造性）鑄造性指材料用鑄造方法獲得完好鑄件的能力指材料用鑄造方法獲得完好鑄件的能力流動(dòng)性流動(dòng)性材料溶化后進(jìn)行澆鑄時(shí)具有很好的填充鑄型材料溶化后進(jìn)行澆鑄時(shí)具有很好的填充鑄型的能力的能力收縮率收縮率液態(tài)金屬在鑄型內(nèi)冷卻過程中，內(nèi)部產(chǎn)生縮液態(tài)金屬在鑄型內(nèi)冷卻過程中，內(nèi)部產(chǎn)生縮孔和鑄件形狀尺寸縮小的程度孔和鑄件形狀尺寸縮小的程度偏析偏析液態(tài)金屬凝固后化學(xué)成分