1金属材料的性能分析

2.试验原理： 以一定的试验力将压
头压入试样表面，保持 规定时间卸载后，在试 样表面留下一个四方锥 形的压痕，测量压痕两 对角线长度，以此计算 出硬度值。
用压痕两对角 线的平均长度 来计算。 H V=0.1891F/d2
HV——维氏硬度 F——试验力，N d——压痕两对脚线长度算术平均数，mm
第1章
金属材料的性能
力学性能
材 使用性能 物理性能 料 化学性能 的 铸造性能 性 工艺性能 压力加工性能 能 切削加工性能
热处理性能
力学性能
定义 : 是指金属材料在外力的作用 下所表现出来的抵抗能力。
主要指标： 强度
力 学 性 能
塑性
硬度
韧性 疲劳
强度 塑性
拉伸试验
拉伸试验
拉伸试验机
液压式万能电子材料试验机
* 拉伸试样：
d0 L0
长试样：L0=10d0
短试样：L0=5d0
在生产检验中采用的d0为10mm
F
塑性变形:外力 去除后不能消失 力—伸长曲线 的变形
塑 性 变 形 屈服
缩颈
b k
断裂
s Fs Fb
弹 性 变 形
O
e
L
弹性( elasticity ):金属材料受外力作 用时产生变形,当外力去掉后能恢复 到原来形状及尺寸的性能。
应用： 常用于测量较软材料、灰铸
铁、有色金属、退火正火钢 材的硬度。 不适于测量成品零件或薄 件的硬度。
(二)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
观看洛氏硬度
1.压头：
HRA 120º金刚石圆锥体钢球 钢球 HRB HRC
2.试验原理： 用锥顶角为120°的金刚石圆 锥或直径1.588mm的淬火钢球，以 相应试验力压入待测表面，保持 规定时间卸载后卸除主试验力， 以测量的残余压痕深度增量来计 算出硬度值。
硬度
韧性 疲劳
塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下 产生塑性变形而不被破坏的能力。 (1)断面收缩率(percentage reduction in area): 是指试样拉断处横截面积S 1 的收缩量与原始横截面积S0之比。
S0 - S 1 ψ= S0 × 100%
(2)断后伸长率(延伸率) specific elongation: 是指试样拉断后的标距伸长量L 1与 原始标距L 0之比。
2
F0.2
s
o
0.2%l0
l
规定残余伸长应力：
r0.2 =Fr0.2/S 0
(3)抗拉强度( tensile strength ): 试样在断裂前所能承受的最大应力。
Fb
σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M pa ) 2 试样原始横截面积( mm )
主要指标： 强度
力 学 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 能
塑性
符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、 载荷及载荷保持时间。 如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢 球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s 测得的布氏硬度值为120。
4. 特点： 优点： 测量误差小（因压痕大），
数据稳定，重复性强。 缺点： 压痕面积较大，测量费时。
（1）压入法 （2）划痕法
（3）回跳法
布氏硬度HB 压入法 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
(一)布氏硬度HB(Brinell-hardness)
布氏硬度计
观看布氏硬度
1.压头： 淬火钢球 HBS
硬质合金钢球 HBW
2.试验原理：
用一定直径的 压头（球体），以 相应试验力压入待 测表面，保持规定 时间卸载后，测量 材料表面压痕直径， 以此计算出硬度值。
0 1 3 2
h3
h1
0 1 3 2
h2
1-1 初载10kg
2-2 总载150kg 3-3 卸载140kg 最后测得：
h1
h2 h3
h
残余压痕深度增量 h
HR=K-h/0.002
h=h3-h1
HR——洛氏硬度值 K——常数，用金刚石为压头时选0.2，用钢为压头时选0.26 h——压痕深度，mm
洛氏硬度测试过程示意图
F F HB= —— = ———— S Dh
D h = —— — 2
D 2 d 2 —— – —— 2 2
布氏硬度值450的材料 选用淬火钢球压头 例如：200HBS
350HBS
布氏硬度值450~650的材料 选用硬质合金球压头 例如：550HBW
600HBW
3.标注：
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，
洛氏硬度值的表示：
70~85HRA 25~100HRB
20~70HRC
HRA、HRB、HRC分别测得的硬度， 不可直接比较大小
例如： 50HRC<70HRA 50HRB>40HRC
〤 〤
3.特点：
优点： 测量操作简单，方便快捷，
压痕小；测量范围大，能测 较薄工件。
缺点： 测量精度较低，可比性差，
不同标尺的硬度值不能比较。
应用： 是生产中应用最广 泛的硬度
试验方法。 可用于成品检验和薄件表面 硬度检验。 不适于测量组织不均匀材料。
(三)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
维 氏 硬 度 计
1.压头： 锥面夹角为136º的金刚石 正四棱锥体
2.试验原理： 与布氏硬度试验原理基本 相同。 只是压头改用了金刚石四 棱锥体。
b k
断裂
s Fs Fb
弹 性 变 形
O
e
L
强度(strength): 材料在力的作用下抵抗 变形和破坏的能力。 (1)种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯强 度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。 (2)屈服强度( yield strength): 屈服点 S
Fs
σs =
S0
试样屈服时的载荷( N ) ( M pa ) 试样原始横截面积( mm )
L 1– L 0 δ = L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料 δ > 10% 属塑性材料
× 100%
长试样：δ10 短试样：δ5
简写为
δ
同一种材料的δ5 >δ10
硬度( hardness ) 1.定义： 是指材料抵抗局部变形、压 痕或划痕的能力。
2.硬度试验方法：
弹性变形( elastic deformation ): 随载荷撤除而消失的变形。 弹性极限( elastic limit ): Fe 弹性极限载荷( N ) σe = ( M pa ) 2 S0 试样原始横截面积( mm )
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
力—伸长曲线
F
塑 性 变 形 屈服
缩颈