【正文】 件的過程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工和熱處理的性能。 符號： ζs 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)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 靜載荷時材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 一、布氏硬度 222FH B =D D D d? （ ）222FH B = 0 .1 0 2 D D D d? （ ）222FH B = 0 . 1 0 2D D D d? （ ）當(dāng)試驗壓力的單位為 N時，則 222FH B = 0 .1 0 2 D D D d? （ ）167。一般用沖擊韌度來衡量；二是載荷的大小和方向做周期性的變化，形成交變載荷，用疲勞強度來衡量。H1―G ?材料中存在裂紋時，在裂紋尖端就會產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而形成裂紋尖端應(yīng)力場，按斷裂力學(xué)分析，應(yīng)力場的大小可用應(yīng)力強度因子 K1來描述，其單位為 MPa K）。 ?所謂高溫抗氧化性通常是指材料在迅速氧化后，能在表面形成一層連續(xù)而致密并與母體結(jié)合牢靠的膜，從而阻止進一步氧化的特性。 （ 4）切削加工性 ?切削加工性是指材料是否易于切削加工的性能。由于晶格頂點上的原子同時為相鄰的 8個晶胞所公有，所以體心立方晶胞中的原子數(shù)目為 個。 22 實際金屬結(jié)構(gòu) 一、多晶體結(jié)構(gòu) 單晶體的金屬材料除專門制作外基本上不存在，如半導(dǎo)體工業(yè)中的單晶硅。 (1) 空位 晶格中某個原子脫離了平衡位置，形成空結(jié)點，稱為空位。 面缺陷包括晶界和亞晶界。 NaCl的晶體結(jié)構(gòu) 化工學(xué)院 167。而實際生產(chǎn)中，液態(tài)金屬都是以較快的速度冷卻的，液態(tài)金屬只能在理論結(jié)晶溫度以下才開始結(jié)晶，這種實際結(jié)晶溫度低于理論結(jié)晶溫度的現(xiàn)象稱為 過冷 ，與 T0之差為過冷度△ T，即△ T＝ T0－ T1。 金屬結(jié)晶過程示意圖 化工學(xué)院 167。若形核率不變，晶核的長大 速度愈小，則結(jié)晶所需的時間愈長，能生成的核心愈多，晶粒就愈細。 純鐵的冷卻曲線 化工學(xué)院 167。此時除體積變化和熱效應(yīng)外還會發(fā)生其他性質(zhì)改變。 3)晶粒的大小及控制 晶粒度：晶粒大小的量度，用單位體積中晶粒的數(shù)目 Zv或單位面積上晶粒的數(shù)目 Zs表示，也可以用晶粒的平均線長度（或直徑）表示。 24 金屬的結(jié)晶 三、金屬的結(jié)晶過程 ?液態(tài)金屬的結(jié)晶過程分為 晶核形成 和 晶核的成長 兩個階段 ?晶核的形成，一是由液態(tài)金屬中一些原子自發(fā)地聚集在一起，按金屬晶體的固有規(guī)律排列起來稱為自發(fā)晶核。 化工學(xué)院 167。晶體的鍵合力是由交替排列的 Na+和 Cl之間的靜電引力產(chǎn)生。 167。 化工學(xué)院 167。 21 金屬的晶體結(jié)構(gòu) 三、晶體的各向異性 由于晶體中不同晶面和晶向上的原子密度不同，因而便造成了它在不同方向上的性能差異，晶體的這種 “ 各向異性 ” 的特點是它區(qū)別于非晶體的重要標(biāo)志之一 例如，體心立方的 Fe晶體，由于它在不同晶向上的原子密度不同，原子結(jié)合力不同，因而其彈性模量 E便不同。 二、常見金屬晶格 在金屬元素中，除少數(shù)具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)外，大多數(shù)具有簡單的晶體結(jié)構(gòu)，常見的晶格類型有三種： （ 1）體心立方晶格 （ 2）面心立方晶格 （ 3）密排立方晶格 167。材料的工藝性能主要包括鑄造性、可鍛性、焊接性、切削加工性等。 ?材料的耐蝕性常用每年腐蝕深度（滲蝕度） Ka（ mm/a）表示。 （ 3）熱膨脹性 ?材料的熱膨脹性通常用線膨脹系數(shù)來 al來表示 ?它表示材料溫度每變化 1℃ 時引起的材料長度上相對膨脹量的大小。 疲勞曲線 化工學(xué)院 167。 12 動載荷時材料的力學(xué)性能 試驗時，將試樣放在試驗機兩支座上，如圖所示。 167。 硬度的測試方法 （ 1）布氏硬度 （ 2）洛氏硬度 （ 3）維氏硬度 （ 4）肖氏硬度 167。 三、強度的指標(biāo) 抗拉強度 指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。 金屬材料 力學(xué)性能 包括 鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能 等。 11 靜載荷時材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 三、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。 11 靜載荷時材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 洛氏硬度試驗 （ 洛 氏 硬度計 ） 原理 : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時間后卸除試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量來計算硬度的一種壓痕硬度試驗。 一、沖擊韌度（ａ KU） 化工學(xué)院 167。H2，單位為 J。m1/2，腳標(biāo)Ｉ表示Ｉ型裂紋強度因子。 ?材料導(dǎo)熱性的好壞直接影響著材料的使用性能，如果零件材料的導(dǎo)熱性太差，則零件在加熱或冷卻時，由于表面和內(nèi)部產(chǎn)生溫差，膨脹不同，就會產(chǎn)生變形或裂紋。 化工學(xué)院 167。 ?它與材料種一類、成分、硬度、韌性、導(dǎo)熱性及內(nèi)部組織狀態(tài)等許多因素有關(guān)。屬于這類晶格的金屬有 ? Fe、 Cr、 V、 W、 Mo、 Nb等。實際的金屬結(jié)構(gòu)包含許多小晶體，每個小晶體的晶格是一樣的，但各小晶體之間彼此方位不同。當(dāng)晶格中的某些原子由于某種原因（如熱振動等）脫離其晶格節(jié)點將產(chǎn)生此類點缺陷。如前所述，晶界是晶粒與晶粒之間的界面，由于晶界原子需要同時適應(yīng)相鄰兩個晶粒的位向，就必須從一種晶粒位向逐步過渡到另一種晶粒位向，成為不同晶粒之間的過渡層，因而晶界上的原子多處于無規(guī)則狀態(tài)或兩種晶粒位向的折衷位置上（如圖所示）。 23 非金屬晶體 二、共價晶體 共價晶體基本上屬于面心立方體晶格，金剛石就是典型的共價晶體。冷卻速度越快，△ T越大。 24 金屬的結(jié)晶 ?由每個晶核長成的晶體稱為晶粒，晶粒之間的接觸面稱為晶界。 3 / 41 / 2Z =0 .9( N /G ) ( / )ZvsvsZ N GZ???單 位 體 積 中 晶 粒 的 數(shù) 目單 位 面 積 上 晶 粒 的 數(shù) 目N 形 核 率G 長 大 速 度2. 晶粒大小的控制 增大過冷度： 晶粒的大小取決于形核率和長大速度的比值，而形核率和長大速度又取決于過冷度，因此晶粒的大小可以用過冷度來控制。 12 動載荷時材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 167。 24 金屬的結(jié)晶 三、金屬的同素異構(gòu)性 ?某些金屬在不同溫度和壓力下呈不同的晶體結(jié)構(gòu)，同一種固態(tài)的純金屬（或其他單相物質(zhì)），在加熱或冷卻時發(fā)生由一種穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種晶體結(jié)構(gòu)不同的穩(wěn)定狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，稱為 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 。因為當(dāng)液體中有這種未熔雜質(zhì)存在時，金屬可以沿著這些現(xiàn)成的固體質(zhì)點表面產(chǎn)生晶核，減小它暴露于液體中的表面積，使表面能降低，其作用甚至?xí)h大于加速冷卻增大過冷度的影響 ?在金屬結(jié)晶時，從為向液態(tài)金屬中加入某種難溶雜質(zhì)來有效地