【正文】 疲勞強(qiáng)度 疲勞概念： 承受交變應(yīng)力的零件，在工作應(yīng)力低于材料的屈服強(qiáng)度的情況下長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生裂紋或突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為疲勞失效（破壞）。) S0 多沖抗力 材料抵抗小能量 原理 : 多次沖擊的能力?？蓮谋肀P上直接讀出。 如： 120HBS 500HBW （一）布氏硬度 (1)布氏硬度 HB ( Brinellhardness ) 布氏硬度計(jì) 適用范圍 : ? ＜ 450HBS。 硬度 、定義： 指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。 δ=(L 1L)/L x 100% L:標(biāo)距（本實(shí)驗(yàn) L=100） L1:拉斷時(shí)的試件標(biāo)距。 符號(hào)： σ b :試樣斷裂前承受最大標(biāo)稱拉應(yīng)力 Fb： 試樣所承受的最大拉伸力（ N） S0 ：試樣原始橫截面積（ mm） 、塑性指標(biāo) 塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。 強(qiáng)度的指標(biāo) 、屈服點(diǎn) 符號(hào)： σ s 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力 σ s = Fs/S0 Fs： 試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（ N） S0 ：試樣原始橫截面積（ mm） σs ： 試樣在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力。 ? b點(diǎn) ： 形成了 “ 縮頸 ” 。 指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的性能，主要有 強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強(qiáng)度 等。 直徑為 6～ 9mm的圓鋼和直徑在 10mm以下的螺紋鋼，直徑在 6mm以下的線材多采用拉絲機(jī)生產(chǎn)，拉絲時(shí)使坯料通過一個(gè)帶漏斗形模型的拉絲模拉拔成所需尺寸的線材，拉絲時(shí)材料會(huì)硬化，常通過中間加熱使之軟化 鋼材應(yīng)用廣泛，板材可通過直接加工成零件或產(chǎn)品，型材如圓鋼，可通過切銷加工成機(jī)械零件或煅造成零件毛坯，角鋼、槽鋼、工字鋼、廣泛用于建筑、橋梁、車輛等，管材主要用于輸送水、氣、油等管道。半鎮(zhèn)靜鋼澆鑄初期不產(chǎn)生氣泡，當(dāng)頂部自然凝固封頂后（可采用瓶口模促進(jìn)封頂），由于鋼液中碳和氧的富集和溫度降低，促使在鋼錠頂部產(chǎn)生少量一氧化碳?xì)馀荩畛湔麄€(gè)鋼液的凝固收縮空間。 沸騰鋼是脫氧（脫氧劑主要是錳鐵）不完全的鋼，澆注時(shí)有碳化反應(yīng)，生成大量的 CO氣體，呈沸騰現(xiàn)象，通常是蓋上鐵板，使上層鋼液先凝固成薄殼才停止沸騰。 電爐煉鋼 冶煉時(shí)以鐵礦石或純氧為氧化劑，以轉(zhuǎn)爐或廢鋼為原材料，以電弧為熱源，電爐煉鋼法的冶煉溫度高，爐料比較純凈，化學(xué)成分易于控制，冶煉過程可以調(diào)節(jié)，電爐能冶煉高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，和含高熔點(diǎn)的金屬元素（鎢、鉬、鈦等）的合金鋼。冶煉時(shí)以純氧作為氧化劑，直接利用吹風(fēng)管從爐頂向爐中吹入氧化，依靠化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)熱量就可以冶煉，不需要外加熱源。 煉鋼的基本過程 生鐵中的碳、硅、錳、磷等在高溫條件下，與氧的親和力比鐵強(qiáng)，煉鐵時(shí)加入氧化劑（氧氣、鐵礦石等）將優(yōu)先與這些雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成各種氧化物，生成的 CO氣體容易逸出，并且對(duì)鋼液有攪拌作用，促使冶煉過程順利進(jìn)行，生成硅、錳、磷等的氧化物及混入鐵中的硫，將與熔劑 CaO等發(fā)生一系列的反應(yīng)生成爐渣。副產(chǎn)品有爐渣和高爐煤氣。煉鐵的實(shí)質(zhì)是把鐵從鐵礦石中還原出來。 煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦碳、和石灰石，并按一定的比例配合后熔煉。爐渣可以制造水泥，高爐煤氣經(jīng)凈化成為然料，廣泛用于加熱風(fēng)爐，及民用管道煤氣。 在氧化過程中，大量的鐵也被氧化成 FeO。 轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)率高，幾直分鐘就能煉一爐鋼，但必須以液態(tài)為主要原料。 煉鋼示意圖 鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼 煉好的鋼常澆注成鋼錠或注成鋼坯，澆注時(shí)，鋼液在一個(gè)用水冷卻的鑄型中凝固，再用夾輥夾持移動(dòng)并按要求的長(zhǎng)度切斷。最終鋼錠內(nèi)充滿氣孔，但頭部不出現(xiàn)大的縮孔，沸騰鋼鋼錠組織疏松，但軋制鋼材時(shí)不必切除較大的頭部，故成材率高。因此，可得到與沸騰鋼相近的鋼錠成坯率。 型材示意圖 二、材料的性能 金屬材料的性能 使用性能 ： 指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。 拉伸實(shí)驗(yàn)與拉伸曲線 拉伸試樣 GB639786規(guī)定 《 金屬拉伸試樣 》 有： 圓形、矩形、異型及全截面． 常用標(biāo)準(zhǔn)圓截面試樣。 ? bk段： 非均勻變形階段，承載下降，到 k點(diǎn)斷裂。 用符號(hào)： ?b表示 它表示材料抵抗斷裂的能力。評(píng)定指標(biāo)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。用卡尺直接量出。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。 ? ＜ 650HBW。如： 50HRC （二）洛氏硬度 (2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) h1h0 洛氏硬度測(cè)試示意圖 測(cè)量范圍 用于測(cè)量淬火鋼、硬質(zhì)合金等材料 . （二） 洛氏硬度 優(yōu)缺點(diǎn) （ 1）試驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便、迅速 （ 2）壓痕小，可測(cè)成品，薄件 （ 3）數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)三點(diǎn)取平均值 （ 4）不能測(cè)組織不均勻材料，如鑄鐵。 材料抵抗大能量一次沖擊的能力主要取決于材料的塑性，而抵抗小能量多次沖擊的能力主要取決于材料的強(qiáng)度。 疲勞強(qiáng)度： 材料抵抗疲勞斷裂的能力 疲勞強(qiáng)度指標(biāo)： σ 1 通過疲勞試驗(yàn)，繪制疲勞曲 線進(jìn)行測(cè)定。 ? 零件未達(dá)到預(yù)期壽命的失效稱為早期失效。 ? 以上三種情況中只要有一種情況發(fā)生，即可判斷零件已經(jīng)失效。 如表 15所示。 三 金屬的晶體結(jié)構(gòu)與結(jié)晶 非晶體 中的質(zhì)點(diǎn)，是雜亂無章地堆積在一起，無規(guī)則可循。 晶體具有 在丌同方向上有丌同的性能即 各向異性。 外形不規(guī)則，呈顆粒狀的小晶體稱為 晶粒 ，每個(gè)晶粒相當(dāng)于一個(gè) 單晶體 ，其原子排列位向是一致的，而各個(gè)晶粒的晶格位向各不相同。 常見的線缺陷 面缺陷 面缺陷是在兩個(gè)方向的尺寸很大，第三個(gè)方向的尺寸很小而呈面狀的缺陷，主要指晶界和亞晶界。組元通常是純?cè)鼗蛘叻€(wěn)定的化合物。 組織 是指用肉眼或借助顯微鏡觀察到材料具有獨(dú)特微觀形貌特征的部分。 固溶體 金屬化合物 置換固溶體 間隙固溶體 指由合金中各組元的原子按一定比例相互作用而生成的一種新的具有金屬特性的物質(zhì)。 結(jié)晶的定義 T?Tn—實(shí)際結(jié)晶溫度 TO—理論結(jié)晶溫度 —過冷度 Tm—熔點(diǎn) 金屬冷卻曲線 在金屬液體中，總是存在著一些類似晶體中原子有規(guī)則排列的小集團(tuán)。實(shí)際金屬液體并不是很純的，其中總有一些固態(tài)雜質(zhì)存在，在結(jié)晶時(shí)，晶核大多依附在這些固態(tài)雜質(zhì)表面上形成。工業(yè)純鐵雖然塑性、導(dǎo)磁性良好，但強(qiáng)度較低，不適宜制作機(jī)械零件。 ? :萊氏體分為高溫萊氏體和低溫萊氏體，高溫萊氏體是由奧氏體和滲碳體所形成的機(jī)械混合物，用符號(hào)“ Ld”表示，低溫萊氏體是由珠光體和滲碳體所形成的機(jī)械混合物，用符號(hào)“ Ld39。工業(yè)純鐵的性能特點(diǎn)是塑性韌性好，硬度和強(qiáng)度較低。根據(jù)室溫組織的不同，白口鑄鐵又分為亞共晶白口鑄鐵、共晶白口鑄鐵和過共晶白口鑄鐵三類。 常用的碳素鋼，含碳量小于 %。 按照鋼的用途 分為碳素結(jié)構(gòu)鋼（主要用于制造橋梁、船舶、建筑物等各類工程構(gòu)件，及齒輪、螺釘、螺母、連桿等各種機(jī)器零件，一般屬于低碳鋼和中碳鋼）和碳素工具鋼（主要用于制造各種刃具、量具和模具等，一般屬于高碳鋼）。在汽車零部件中，可用碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的有螺釘、螺母圈、法蘭軸、制動(dòng)器底板、車廂板件、發(fā)電機(jī)支架、拉桿、銷、鍵等。 例： 235MPa的 A級(jí)碳素鋼，脫氧不完全屬于沸騰鋼。常用優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的用途舉列見下表。 鑄造碳素鋼 幾種常用鑄鋼的性能和用途 鑄造碳鋼 形狀復(fù)雜的鋼質(zhì)零件常常需要鑄造成形，選用鑄造碳鋼材料。鑄造碳鋼的牌號(hào)以“鑄鋼”二字漢語拼音字母首“ ZG”與其后兩組數(shù)字構(gòu)成。第一組數(shù)字表示百度為 100mm以下鑄件的室溫屈服點(diǎn)，第二組數(shù)字表示該鑄件的抗拉強(qiáng)度。 根據(jù) 加熱和冷卻方式的不同和組織性能的變化特點(diǎn) 不同，分為： 普通熱處理 （退火、正火、淬火、回火等）； 表面熱處理 （表面淬火和滲碳、滲氮、滲硼等的化學(xué)熱處理）； 特殊熱處理 （形變熱處理和磁場(chǎng)熱處理）。加熱的目的是使鋼部分或完全處于奧氏體狀態(tài)。 等溫冷卻 是將加熱到奧氏體狀態(tài)的鋼快速冷卻到 A1以下某 — 溫度并保溫停留一段時(shí)間，使其在該溫度下發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，然后再冷卻到室溫。 鋼材或鋼件加熱 Ac3（對(duì)于亞共析鋼）或 Acm（對(duì)于過共析鋼）以上 30℃ ～ 50℃ ，保溫適當(dāng)時(shí)間后，使之完全奧氏體化，然后在空氣中均勻冷卻，以得到 珠光體組織 的熱處理工藝稱為正火。如果零件尺寸較大或形狀較復(fù)雜，應(yīng)選擇退火。淬火的目的就是獲得馬氏體，以提高鋼的力學(xué)性能，其實(shí)質(zhì)是奧氏體化后進(jìn)行馬氏體轉(zhuǎn)變（