金属材料的机械性能课件

,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第一章 金属材料的性能,轮机机械基础,第二篇 轮机工程材料,第一章 金属材料的性能,第二章 金属的晶体结构与结晶,第三章 合金的构造与铁碳合金状态图,第四章 金属的塑性变形与再结晶,第五章 钢的热处理,第六章 工业用钢,第七章 船用铸铁,第八章 有色金属及其合金,第九章 船用非金属材料,第十章 轮机主要零件的材料及热处理,第二篇 轮机工程材料第一章 金属材料的性能,工程材料分类,金属材料,非金属材料,黑色金属：铁和以铁为基的合金,有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金,陶瓷材料,高分子材料,复合材料,陶瓷,塑料,橡胶,合成纤维,玻璃,玻璃陶瓷,工程材料分类金属材料非金属材料黑色金属：铁和以铁为基的合金有,金属材料：纯金属、合金,金属材料的性能,使用性能：机械性能、物理性能、,化学性能,工艺性能,第一章 金属材料的性能,金属材料：纯金属、合金金属材料的性能使用性能：机械性能、物理,一、室温下的机械性能指标,第一节 金属的机械性能,机械性能（力学性能）：,金属材料在载荷作用下抵抗,破坏的性能。,一、室温下的机械性能指标第一节 金属的机械性能,2,、强度,强度：抵抗产生塑性变形或断裂的能力。,1,、刚度,刚度：金属材料在外力作用下抵抗,弹性变形的能力。,指标：,E,取决于材料金属本性，晶格类型和原子间距，而与显微组织关系不大。,除与,E,有关外，还与构件截面积大小有关,2、强度强度：抵抗产生塑性变形或断裂的能力。1、刚度刚度,（常用参数）,指标：屈服强度,s,抗拉强度,b,有明显屈服：,s,无明显屈服：,0.2,越小可靠性越大，但潜力发挥小,（常用参数）指标：屈服强度s抗拉强度 b有明显屈服：,4,、硬度,指标：延伸率,断面收缩率,3,、塑性,塑性：指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而,不破坏的能力。,注意：,5,和,10,不可比，,更合理些,硬度：金属表面抵抗局部塑性变形的能力。,压入法,:,布氏硬度（,HB,）洛氏硬度（,HRA,、,HRB,、,HRC,）,维氏硬度（,HV,）显微硬度（,HM,）,4、硬度 指标：延伸率 断面收缩率 3、塑性 塑,布氏硬度,(HB),以一定的压力,F,把一定直径的淬火钢球或硬质合金球压入金属表面，经规定时间后卸除试验力，测,压痕直径,。,HBS,450,：淬火钢球,HBW450,：硬质合金球,优点：精度高；可近似换算抗拉强度,缺点：不能测高硬度金属；不宜测成品或薄件,（多测普通碳钢、铸铁及有色金属等）,布氏硬度(HB)以一定的压力F把一定直径的淬火钢球或硬质,洛氏硬度（,HR,）,先施加,F,0,，再施加主试验力,F,1,，把压头垂直压入表面，保持规定时间后，卸除,F,1,，测,压痕深度,来计算硬度值。,优点：操作简单迅速，直接从刻盘上读数；压痕小，,可测成品薄件,缺点：材质不均时有误差；不宜测硬脆薄层,HRA,极硬（金刚石圆锥体,硬质合金）,HRB,较软（淬火钢球,退火钢、有色金属）,HRC,较硬（金刚石圆锥体,淬火钢、白口铸铁）,洛氏硬度（HR）先施加F0，再施加主试验力F1，把压头,维氏硬度（,HV,）,用夹角为,136,的正四棱锥体金刚石施压，测压痕对角线的长度，以此测量单位压痕面积上的压力大小。（实际查表）,优点：较布氏、洛氏精确；测试范围广（极软到极硬）；,压入深度浅；适用于薄件,缺点：操作较麻烦,显微硬度（,HM,）,利用显微硬度计可测定材料内部的组织或相组成物的硬度。,维氏硬度（HV）用夹角为136的正四棱锥体金刚石施,5,、冲击韧性,冲击韧性：金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。,指标：,k,冷脆：某温度范围内，,k,显著降低,脆性转变温度,和含,P,量有关，形成,Fe,3,P,（脆性大）,脆性转变温度越低，材料的低温冲击韧性越好,另：多冲抗力（小能量多次重复冲击）,5、冲击韧性 冲击韧性：金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力,二、高温下的机械性能指标,1,、热强度,蠕变强度：金属材料长期在高温和应力作用下抵抗,塑性变形的能力。,6,、疲劳强度,疲劳断裂：受交变应力作用，工作应力,b,的情况下发生的,断裂,疲劳强度：金属材料经无限次交变应力循环后，不致引起疲,劳断裂的最大应力。,黑色金属：,10,7,；其他：,10,8,蠕变,材料长时间在高温和一定应力作用下，,s,也,会发生缓慢的塑性变形,二、高温下的机械性能指标 1、热强度 蠕变强度：金属材料长期,2,、热硬性,（红硬性,/,高温硬度）,金属材料在高温下仍具有较高硬度的性能。,持久强度：金属材料长期在高温应力作用下抵抗断裂的能力,在一定温度,T,（）下，工作一定的时间,t,（,h,）后，,产生断裂的应力。,例：汽轮机叶片,在一定温度,T,（）下，一定的时间,t,（,h,）内，产生,一定的塑性变形量,（,%,）时所能 承受的最大应力。,例：汽轮机叶片,2、热硬性（红硬性/高温硬度）金属材料在高温下仍具有较高硬,第二节 金属材料的工艺性能和物理、化学性能,一、工艺性能,1,、铸造性,2,、可锻性,流动性：液态金属充满铸模的能力,收缩性：铸件凝固时，体积收缩的程度,偏析：金属在冷却凝固过程中，因结晶先后差异,而造成金属内部化学成分组织的不均匀性。,取决于金属材料的塑性和变形抗力（强度）,第二节 金属材料的工艺性能和物理、,3,、焊接性（可焊性）,4,、切削加工性（可切削性，机械加工性）,5,、热处理工艺性能,和含碳量有关（含碳量越少，可焊性越好）,HB160,230,指钢的淬硬性、淬透性、晶粒长大倾向及回火脆性等,从切削后的表面粗糙度，刀具寿命等方面衡量,影响因素：材料的种类、成分、硬度、组织、塑性等,3、焊接性（可焊性）4、切削加工性（可切削性，机械加工性）,二、物理、化学性能,1,、物理性能,密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等,2,、化学性能,包括耐腐蚀性和抗氧化性。,另：耐磨性,综合性能,6,、管材与型材的冷变形工艺性,对船用钢管依规范进行扩口、卷边、压扁和弯曲实验；,对型材依规范进行,180,冷弯实验，检查外表面完好程度。,二、物理、化学性能1、物理性能2、化学性能另：耐磨性综合,