【正文】 0 2D D D d? （ ）當試驗壓力的單位為 N時，則 222FH B = 0 .1 0 2 D D D d? （ ）167。 A1:斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。 符號： ζs 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應力 σs = Fs/S0 Fs： 試樣屈服時所承受的拉伸力（ N） S0 ：試樣原始橫截面積（ mm） 167。 11 剛度、強度與塑性 ε ： 材料在應力作用下產(chǎn)生的的應變 符號： ζ材料產(chǎn)生彈性變形現(xiàn)象時的應力 E： 衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易的指標 總結： E越大，使材料產(chǎn)生一定量彈性變形應力越大，說明材料的剛度越大。 工藝性能： 指在制造機械零件的過程中，材料適應各種冷、熱加工和熱處理的性能。 SB曲線：彈性變形 +均勻塑性變形 第一章 工程材料的力學性能 σb 抗拉強度； σp 比例極限 σs 屈服點； σe 彈性極限 化工學院 彈性是材料即刻恢復原狀，不產(chǎn)生永久變形的性能。 其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力 。 δ=(L1L)/L x 100% L:標距（本實驗 L=100） L1:拉斷后的試件標距。 11 靜載荷時材料的力學性能 化工學院 布氏硬度試驗 （ 布氏硬度計 ） 原理 :用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質合金球）以相應的試驗力壓入待測材料表面，保持規(guī)定時間并達到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗力，測量材料表面 壓痕直徑 ，以計算硬度的一種壓痕硬度試驗方法。 167。 11 靜載荷時材料的力學性能 化工學院 167。 一、沖擊韌度（ａ K） 工程上，用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力。將一定重量 G的擺錘升至一定高度 H1，如圖所示，使它獲得位能為 G當溫度降至某一數(shù)值或范圍時， ak值會急劇下降，材料則由韌性狀態(tài)轉變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，這種轉變稱為冷脆轉變，相應溫度稱為冷脆轉變溫度。 12 動載荷時材料的力學性能 ?在疲勞強度的實驗中，不可能把循環(huán)次數(shù)作到無窮大，而是規(guī)定一定的循環(huán)次數(shù)作為基數(shù)，超過這個基數(shù)就認為不再發(fā)生疲勞破壞 ?常用鋼材的循環(huán)基數(shù)為 107，有色金屬和某些超高強度鋼的循環(huán)基數(shù)為 108 ?影響疲勞強度的因素甚多 ,其中主要有循環(huán)應力特性、溫度、材料的成分和組織、表面狀態(tài)、殘留應力等 ?鋼的疲勞強度約為抗拉強度的 40一 50％，有色金屬約為抗拉強度25—50％ 化工學院 167。 KIC可通過試驗來測定，它與材料成分、熱處理及加工工藝等有關系。 ?對于精密儀器或機器的零件，熱膨脹系數(shù)是一個非常重要的性能指標；在有兩種以上材料組合成的零件中，常因材料的熱膨脹系數(shù)相差大而導致零件的變形或破壞。m。 ?對金屬材料而言，其腐蝕形式主要有兩種，一種是化學腐蝕，另一種是電化學腐蝕。一般來說，共晶成份的合金鑄造性好。 化工學院 167。 非 金屬大多也具有 晶體結構，如金剛石、 硅酸鹽、 氧化鎂等 常見的玻璃、 松香等 化工學院 167。 21 金屬的晶體結構 化工學院 (1) 體心立方晶格 (Bodycentred cubic lattice，簡稱 ) 體心立方晶格的晶胞是一個立方體，原子分布在立方體的各結點和中心處，如圖 22所示。這種晶胞中，每個面的對角線上原子緊密排列，故其原子半徑 r 為 a；又因為面心中的原子為兩個晶胞所共有，所以面心立方晶胞中的原子數(shù)目為 個。許多晶體物質如石膏、云母、方解石等常沿一定的晶面易于破裂，具有一定的解理面，也都是這個道理。 22 實際金屬結構 ?多晶體的性能在各個方向基本是一致的，這是由于多晶體中，雖然每個晶粒都是各向異性的，但它們的晶格位向彼此不同，晶體的性能在各個方向相互補充和抵消，再加上晶界的作用，因而表現(xiàn)出各向同性。 22 實際金屬結構 二、晶體缺陷 實際上每個晶粒內部，其結構也不是那么理想，存在著一些原子偏離規(guī)則排列的不完整性區(qū)域，這就是晶體缺陷。 (3) 置換原子 雜質元素占據(jù)金屬晶格的結點位置稱為置換原子。 22 實際金屬結構 化工學院 金屬晶體中的位錯很多，相互連結成網(wǎng)狀分布。 亞晶界示意圖和組織圖 167。每個正離子周圍有六個最近的負離子。 ?硅酸鹽也是一種具有代表性的共價晶體。 24 金屬的結晶 一、結晶的概念和過冷現(xiàn)象 金屬由液態(tài)轉變?yōu)楣虘B(tài)的過程稱為凝固。物質中能夠自動向外界釋放出其多余的或能夠對外作功的這一部分能量叫做 “ 自由能（Ｇ） ” 。二是由液態(tài)金屬中一些外來的微細固態(tài)質點而形成的，稱為外來晶核 ?當液體冷卻到結晶溫度后，一些短程有序的原子團開始變得穩(wěn)定，成為極細小的晶體，稱之為 晶核 。因此， 一般金屬的晶粒越小，強度、塑性和韌性就越好 。 化工學院 167。 提高液態(tài)金屬的冷卻速度是增大過冷度的主要方式。例如 Fe、 Co、 Sn、 Mn等元素都具有同素異構特性。 12 動載荷時材料的力學性能 化工學院 167。鐵在 1394℃ 以上時具有體心立方晶格 ，稱為 ? Fe；冷卻至1394~912℃ 之間，轉變?yōu)?面心立方晶格 稱為 ? Fe；繼續(xù)冷卻至 912℃ 以下又轉變?yōu)?體心立方晶格 ，稱為 ? Fe。 提高液態(tài)金屬的過冷能力也是增大過冷度的有效方法。形核率愈大，則結晶后的晶粒愈多，晶粒就越細小。 24 金屬的結晶 ?過冷度對晶核的形成率和成長率的這些影響，主要是因為在結晶過程中有兩個相反的因素同時在起作用 ?其中之一即如前所述的晶體與液體的自由能差（ ⊿ Ｇ），它是晶核的形成和成長的推動力 ?另一相反因素便是液體中原子遷移能力或擴散系數(shù)（ D），這是形成晶核及其成長的必需條件，因為原子的擴散系數(shù)太小的話，晶核的形成和成長同樣也是難以進行的。晶體在各個方向生長的速度是不一致的，在長大初期，小晶體保持規(guī)則的幾何外形，但隨著晶核的長大，晶體逐漸形成棱角，由于棱角處散熱條件比其它部位好，晶體將沿棱角方向長大，從而形成 晶軸 ，稱為一次晶軸；晶軸繼續(xù)長大，且長出許多小晶軸，二次晶軸、三次晶軸、 … ，成樹枝狀，當金屬液體消耗完時，就形成 晶粒 。 24 金屬的結晶 ?對于固態(tài)金屬和液態(tài)金屬可將它們的自由能分別用Ｇ固（Ｇ固＝ U固 TS固）和Ｇ液（Ｇ液＝ U液 TS液）來表示。 圖中的 T0為 理論結晶溫度 ，它是液態(tài)金屬在無限緩慢冷卻條件下的結晶溫度。由于這些硅酸根四面體可以采用不同方法互相連接，或與各種正離子連接，可以形成各種不同的硅酸鹽結構。 離子鍵結合力大，所以離子晶體的硬度高，但脆性大。 22 實際金屬結構 ?點缺陷的存在，提高了材料的硬度和強度，降低了材料的塑性和韌性，增加位錯密度可提高金屬強度，但塑性隨之降低 ?面缺陷能提高金屬材料的強度和塑性 ?細化晶粒是改善金屬力學性能的有效手段 化工學院 167。位錯密度愈大，塑性變形抗力愈