机械工程材料ppt课件

维氏硬度试验原理——将顶部两相对面具有规定角度的 正四棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面， 保持规定时间后，卸除试验力，测量试样表面压痕对角 线长度，以压痕单位面积上承受的平均压力大小表示材 料的硬度。（与布氏硬度有相似之处）
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维氏硬度的特点及其应用：
优点：硬度值与试验力的大小无关，只要是硬度均匀的 材料，可以任意选择试验力，其硬度值不变，使维氏硬 度在一个很宽广的硬度范围内具有一个统一的标尺。目 前工业上所用到的几乎全部金属材料，维氏硬度试验都 可以测量，从很软的材料（几个维氏硬度单位）到很硬 的材料（3000个维氏硬度单位）。维氏硬度试验的试验 力可以很小，压痕非常小，特别适合测试薄小材料。
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+ 纯铁的同素异晶转变
金属在固态下，随着温度的变化由一种晶格转变为 另一种晶格的过程，称为同素异晶转变。同素异晶转变 是分析铁碳合金组织转变的基础，也是钢铁材料能够进 行热处理的根本原因。
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+ 铁碳合金相图——在平衡（极其缓慢的加热或冷却） 条件下，反映铁碳合金的成分、温度、组织之间关系 的图形，
材料性能 工艺性能（切削、可焊性、可锻性、铸造性能、热处理工艺性能等）
经济性能
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+ 强度 ——金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断 裂的能力。主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、 抗弯强度等。强度通常用应力来表示，单位横截面积 上的载荷称为应力。单位为MPa（N/mm2）。
+ 塑性——金属材料在载荷的作用下产生塑性变形而不 断裂的能力。塑性的指标为断后伸长率和断面收缩率。 金属材料断后伸长率和断面收缩率越大，说明材料的 塑性越好。
+ 硬度——金属材料局部抵抗硬物压入其表面的能力。 是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指 标。一般来说，硬度越高耐磨性越好。我们常用的硬 度测试方法有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、维 氏硬度试验法三种。
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布氏硬度试验原理——使用硬质合金球压头，以规定 的试验力压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验 力，测量表面压痕直径，以金属表面压痕单位面积上 所承受载荷的大小来确定被测金属材料的硬度。 GB/T231.1-2009金属材料布氏硬度试验方法明确规定
表面洛氏硬度——两种压头（金刚石圆锥、直径 1.5875mm球）、三种试验力 （15kgf、 30kgf 、45kgf）组 合而成六种标尺。适用于薄壁件的硬度测量。
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洛氏硬度的特点及应用： 优点：洛氏硬度试验的压痕小，宜测量薄件、半成品、成 品件的硬度，操作简单，可直接读出硬度值，选用不同的 标尺，可测量所有材料的硬度，测量范围大。 缺点：洛氏硬度试验的压痕小，硬度代表性不好，组织不 均匀时测量值波动较大，需在材料的不同部位测量三次以 上并取平均值；由于所用标尺不同，其硬度值之间不能比 较。 应用：可用于测定硬质合金、表面淬火层、渗碳层、调质 钢等硬度较高的场合，洛氏硬度压痕几乎不损坏工件表面， 在实际检验中应用最多。
缺点：效率低，试验技术要求较高，试样表面粗糙度要 求较高，通常只用来测试小型精密零件的硬度、表面硬 化层的硬度和有效硬化层深度以及镀层的表面硬度、薄 片材料和细线材的硬度、刀刃附近的硬度等。
硬度试验是材料试验中最简单的一种，硬度与其他力 学性能有一定的关系，可根据硬度估计出零wenku.baidu.com和材料的 其他力学性能。
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金属材料 按属性分
钢铁材料（黑色金属：铁、锰、铬） 非铁金属（其余为有色金属）
高分子材料（橡胶、塑料等）
非金属材料 无机非金属材料（S、P）
复合材料（金属陶瓷复合材料）
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材料的性能是机械制造过程中正确选用零件材料的重要 依据。
物理性能（密度、熔点、导热性和导电性、热膨胀性、磁性等）
使用性能 化学性能（耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等） 力学性能（强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等）
+ 疲劳强度——材料在“无数”次重复交变载荷的作用下而 不破坏的最大应力。疲劳强度除与材料本质有关外，还与 内部组织、零件表面状况、工作温度、腐蚀介质有关。
提高疲劳强度的措施：a、改善材料的内部组织，细化晶粒， 减少缺陷；b、降低零件构件的表面粗糙度；c、零件构件的 表面尽量避免出现尖角、缺口和截面突变的结构；d、采取表 面强化措施，如化学热处理、表面淬火、表面涂层、喷丸等， 形成表面的压应力，以减少表面拉应力造成裂纹的可能性。
洛氏硬度试验原理——试验时，将压头（金刚石圆锥、 硬质合金球），分两个步骤压入试样表面，经规定保 持时间后卸除主试验力，测量在初试验力下残余压痕 的深度。在实际测量材料的洛氏硬度时则从硬度计上 直接读数。 洛氏硬度没有单位，是一个无量纲的力学性能指标。
洛氏硬度试验采用三种试验力（60kgf、100kgf、
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150kgf）、三种压头（金刚石圆锥、直径1.5875mm球、直 径3.175mm球）组合而成九种标尺（A、B、C、D、E、F、 G、H、K)。我们常用的有A、B、C三种标尺。使用硬质合 金球压头的标尺，硬度符号后面加“W”。协议使用钢球 压头的标尺时，硬度符号后面加“S”。
常用洛氏硬度标尺的试验条件及应用范围
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+ 韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能 力或材料抵抗裂纹扩展的能力。韧性是材料强度和塑性的 综合表现。常用韧性指标包括冲击韧度和断裂韧度。实践 证明，冲击韧性对材料的缺陷很敏感，白点、夹杂以及过 热等缺陷都会降低材料的冲击韧性。断裂韧度与材料本身 的成分、成型工艺有关，与裂纹的形状、尺寸及外应力的 大小无关。
只允许使用硬质合金球压头，布氏硬度 符号为HBW。不 应与以前的符号HB和用钢球头时使用的符号HBS相混淆。 布氏硬度单位为N/mm2，习惯上不写单位。
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布氏硬度的特点及应用： 优点：压头直径大，压痕面积大，硬度代表性好，能反 映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，适宜测 定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。 缺点：压痕较大，不适宜测量薄件、成品件，不能测定 硬度较高的材料，布氏硬度试验范围上限为650HBW。 应用：主要用于测定灰铸铁、有色金属、退为钢、正火 钢及部分调质钢材料的硬度。