金属材料性能
LJG
为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。
材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)，力学性能也叫机械性能。
材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。
(**)、机械性能
机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。
1、强度：材料在外力(载荷)作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料**面积受载荷称应力。
2、屈服点(бs)：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某**临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值，**用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。
3、抗拉强度(бb)也叫强度**限指材料在拉断前承受*大应力值。**用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。
4、延伸率(δ)：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。
5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面*大缩小面积与原断面积百分比。
6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。
7、冲击韧性(Ak)：材料抵抗冲击载荷的能力，**为焦耳/厘米2(J/cm2)。
对低碳钢拉伸的应力——应变曲线分析
1.弹性：εe=σe/E， 指标σe，E
2.刚性：△L=P?l/E?F 抵抗弹性变形的能力强度
3.强度： σs---屈服强度，σb---抗拉强度
4.韧性：冲击吸收功Ak
5.疲劳强度： 交变负荷σ-1＜σs
6.硬度 HR、HV、HB
Ⅰ阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力—应变曲线为**直线，此阶段应力*高限称为材料的比例**限σe.
Ⅱ阶段 屈服阶段 当应力增加至**定值时，应力—应变曲线出现水平线段(有微小波动)，在此阶段内，应力几乎不变，而变形却急剧增长，材料失去抵抗变形的能力，这种现象称屈服，相应的应力称为屈服应力或屈服**限，并用σs表示。
Ⅲ阶段 为强化阶段，经过屈服后，材料又增强了抵抗变形的能力。强化阶段的*高点所对应的应力，称材料的强度**限。用σb表示，强度**限是材料所能承受的*大应力。
Ⅳ阶段 为颈缩阶段。当应力增至*大值σb后，试件的某**局部显著收缩，*后在缩颈处断裂。
对低碳钢σs与σb为衡量其强度的主要指标。
刚性：△L=P?l/E?F，抵抗弹性变形的能力。
P---拉力，l---材料原长，E---弹性模量，F---截面面积
塑性变形：外力去处后，不能恢复的变形，即残余变形称塑性变形。
材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力，称为材料的塑性或延伸性。
衡量材料塑性的两个指标是延伸率和断面收缩率。
延伸率δ=(△l0/l)×100% 断面收缩率ψ=((A-A1)/A)×100%
韧性(冲击韧性)：常用冲击吸收功 Ak 表示，指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的力。
疲劳强度：材料抵抗无限次应力(107)循环也不疲劳断裂的强度指标，交变负荷σ-1＜σs为设计标准。
硬度：材料软硬程度。
测定硬度试验的方法很多，大体上可以分为弹性回条法(肖氏硬度)压入法(布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度)和划痕法(莫氏硬度)等三大类，生产上应用*广泛的是压入法。它是将**定形状、尺寸的硬质压头在**定大小载荷作用下压入被测材料表层，以留下的压痕表面面积大小或深度计算材料的硬度值。
由于硬度测定时的测定规范，所用仪器设备等不同，用压入法井台测定材料的硬度的方法也有多种。
常用的方法是布氏硬度法(HB)，维氏硬度法(HV)，洛氏硬度法(HR)。
(二)、工艺性能
指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。
8、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的**些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。
9、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到**起，接口处能满足使用目的的特性。
10、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。
11、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度**般用弯曲角度α(外角)或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。
12、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。
13、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。
(三)、化学性能
指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。
14、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。
15、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。
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钢的热处理
newmaker
1.退火
将钢加热到**定温度并保温**段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力；同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。
钢的铁-碳平衡图
2.正火
正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。
3.淬火
淬火是将钢加热到临界温度以上，保温**段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。
而高速钢的淬火剂可以是“风”，所以高速钢又被称为“风钢”。
4.回火
将已经淬火的钢重新加热到**定温度，再用**定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。
调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。
时效处理：为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后（低温回火温度150-250℃）精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。
5.表面热处理
表面淬火：是将钢件的表面通过快速加热到临界温度以上，但热量还未来得及传到心部之前迅速冷却，这样就可以把表面层被淬在马氏体组织，而心部没有发生相变，这就实现了表面淬硬而心部不变的目的。适用于中碳钢。
化学热处理：是指将化学元素的原子，借助高温时原子扩散的能力，把它渗入到工件的表面层去，来改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能的**种热处理工艺。按照渗入元素的种类不同，化学热处理可分为渗碳、渗氮、氰化和渗金属法等四种。
渗碳：渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。
渗氮：又称氮化，是指向钢的表面层渗入氮原子的过程。其目的是提高表面层的硬度与耐磨性以及提高疲劳强度、抗腐蚀性等。目前生产中多采用气体渗氮法。
氰化：又称碳氮共渗，是指在钢中同时渗入碳原子与氮原子的过程。它使钢表面具有渗碳与渗氮的特性。
渗金属：是指以金属原子渗入钢的表面层的过程。它是使钢的表面层合金化，以使工件表面具有某些合金钢、特殊钢的特性，如耐热、耐磨、抗氧化、耐腐蚀等。生产中常用的有渗铝、渗铬、渗硼、渗硅等。
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