第3章机械工程材料 31金属材料的性能 使用性能:金属材料在使用条件下所表现出来的性能 金属材料的性能 工艺性能:金属材料从冶炼到成品的生产过程中,在各种加工条件下表现出来 的性能。 使用性能 1物理性能 化学性能 力学性能 铸造性 焊接性 2工艺性能锻压性 切削加工性 热处理性
第3章 机械工程材料 3.1金属材料的性能 使用性能：金属材料在使用条件下所表现出来的性能。 金属材料的性能 工艺性能：金属材料从冶炼到成品的生产过程中，在各种加工条件下表现出来 的性能。 使用性能 1.物理性能 化学性能 力学性能 铸造性 焊接性 2. 工艺性能 锻压性 切削加工性 热处理性
第3章机械工程材料 31金属材料的性能 311金属材料的物理性能 金属的物理性能是金属固有的属性,它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和 磁性等。 312金属材料的化学性能 金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化 学稳定性等。 1耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧化、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。 2抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力,称为抗氧化性。 3化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称
第3章 机械工程材料 3.1金属材料的性能 3.1.1 金属材料的物理性能 金属的物理性能是金属固有的属性，它包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和 磁性等。 3.1.2 金属材料的化学性能 金属的化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。它包括耐腐蚀性、抗氧化性和化 学稳定性等。 1.耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧化、水蒸气及其他化学介质腐蚀破坏作用的能力。 2.抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力，称为抗氧化性。 3.化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称
第3章机械工程材料 3金属材料的性能 313金属材料的力学性能 1力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。 2载荷:金属材料在使用及加工中所受外力称为载荷 3载荷分类:根据载荷作用性质的不同,可以分为静载荷、冲击载荷及疲劳载荷等三种。 4力学性能指标:强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 ①强度 强度是金属材料在静载荷作用下,抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。常用的强度有: 抗拉强度(σb)和屈服点(σs)。抗拉强度和屈服点可以通过拉伸试验测定。 ②塑性 金属材料在静载荷作用下,产生永久变形而不破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标: 延伸率(δ)和断面收缩率(v)。 ③硬度 金属材料抵抗局部变形(特别是塑性变形)、压痕或划痕的能力称为硬度
第3章 机械工程材料 3.1金属材料的性能 3.1.3 金属材料的力学性能 1.力学性能:金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。 2.载荷：金属材料在使用及加工中所受外力称为载荷。 3.载荷分类：根据载荷作用性质的不同，可以分为静载荷、冲击载荷及疲劳载荷等三种。 4.力学性能指标：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 ①强度 强度是金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。常用的强度有： 抗拉强度（σb）和屈服点（σs）。抗拉强度和屈服点可以通过拉伸试验测定。 ②塑性 金属材料在静载荷作用下，产生永久变形而不破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标： 延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）。 ③硬度 金属材料抵抗局部变形（特别是塑性变形）、压痕或划痕的能力称为硬度
第3章机械工程材料 3金属材料的性能 313金属材料的力学性能 硬度是衡量金属材料软硬的一个重要指标。常用测量硬度的试验方法有压入硬度试验法 常用的硬度指标有布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)和维氏硬度(HV)。 ④韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。常用一次摆锤冲击弯曲试验测定金属 材料的韧性。冲断试样时,在试样横截面的单位面积所消耗的功称为冲击韧性。常用a表示,单 位为Jcm2。多次小能量冲击的,其冲 击抗力主要取决于材料的强度和韧性 ⑤疲劳强度 金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。一般情 况下,钢铁材料用10次,对非铁金属用10次所能承受的最大应力表示疲劳强度,对称循环强度用 -1表示。由于疲劳断裂是突然发生的,具有很大的危险性。因此要改善零件的结构形状
第3章 机械工程材料 3.1金属材料的性能 3.1.3 金属材料的力学性能 硬度是衡量金属材料软硬的一个重要指标。常用测量硬度的试验方法有压入硬度试验法。 常用的硬度指标有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）。 ④韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为韧性。常用一次摆锤冲击弯曲试验测定金属 材料的韧性。冲断试样时，在试样横截面的单位面积所消耗的功称为冲击韧性。常用 αk表示，单 位为J/cm2。多次小能量冲击的，其冲 击抗力主要取决于材料的强度和韧性。 ⑤疲劳强度 金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。一般情 况下，钢铁材料用107次，对非铁金属用108次所能承受的最大应力表示疲劳强度，对称循环强度用 σ-1表示。由于疲劳断裂是突然发生的，具有很大的危险性。因此要改善零件的结构形状
第3章机械工程材料 31金属材料的性能 313金属材料的力学性能 表3.1常用金属材料的力学性能指标 性能指标 力学性能 符号 名称 单位 抗拉强度 强度 MPa (N/mm2) 屈服点 6 断后伸长率 塑性 断面收缩率 HB 布氏硬度 HR 洛氏硬度 硬度 维氏硬度 韧性 冲击韧性 Jemm 疲劳强度 对称循环强度 MPa
第3章 机械工程材料 3.1金属材料的性能 3.1.3 金属材料的力学性能 表3.1 常用金属材料的力学性能指标 力学性能 性能指标 符号 名称 单位 强 度 σb 抗拉强度 MPa（N/mm2） σs 屈服点 塑 性 δ 断后伸长率 % ψ 断面收缩率 硬 度 HB 布氏硬度 HR 洛氏硬度 HC 维氏硬度 韧 性 αk 冲击韧性 J/cm2 疲劳强度 σ-1 对称循环强度 MPa
第3章机械工程材料 31金属材料的性能 314金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能;是指在各种加工条件下表现出来的适应能力。 1铸造性能 金属及合金成型获得优良铸件的能力称为铸造性能。灰铸铁比铸钢的铸造性好。 2锻压性能 金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻压性能。一般情况下,低碳钢的锻压性最 好,中碳钢次之,高碳钢较差 3焊接性能 金属材料在一定焊接条件下,是否易于获得优良焊接接头的能力称为焊接性能 一般情况下,低碳钢具有良好的焊接性,高碳钢、铸铁的焊接性较差。 4切削加工性能 金属材料切削加工的难易程度称为切削加工性能。铸铁比钢切削加工性能好,碳钢比合金钢 切削性能好
第3章 机械工程材料 3.1金属材料的性能 3.1.4 金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能:是指在各种加工条件下表现出来的适应能力。 1.铸造性能 金属及合金成型获得优良铸件的能力称为铸造性能。灰铸铁比铸钢的铸造性好。 2.锻压性能 金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻压性能。一般情况下，低碳钢的锻压性最 好，中碳钢次之，高碳钢较差。 3.焊接性能 金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力称为焊接性能。 一般情况下，低碳钢具有良好的焊接性，高碳钢、铸铁的焊接性较差。 4.切削加工性能 金属材料切削加工的难易程度称为切削加工性能。铸铁比钢切削加工性能好，碳钢比合金钢 切削性能好
第3章机械工程材料 32常用金属材料 321碳素钢 碳素钢:含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢,称为碳素钢。 1.碳素钢的分类 (1)按钢的含碳质量分数分类 低碳钢 含碳质量分数Wc0.6% (2)按钢的质量分类 根据钢中含有害元素磷、硫质量分数划分。 普通碳素钢Ws9035%,Wp0035% 优质钢 Ws0.030%,Wp≤0.030% 高级优质钢Ws0020%,Wp0.025%
第3章 机械工程材料 3.2 常用金属材料 3.2.1 碳素钢 碳素钢：含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。 1.碳素钢的分类 （1）按钢的含碳质量分数分类 低碳钢 含碳质量分数Wc≤0.25% 中碳钢 含碳质量分数Wc=0.25~0.60% 高碳钢 含碳质量分数Wc≥0.6% （2）按钢的质量分类 根据钢中含有害元素磷、硫质量分数划分。 普通碳素钢 Ws≤0.035%，Wp≤0.035% 优质钢 Ws≤0.030%，Wp≤0.030% 高级优质钢 Ws≤0.020%，Wp≤0.025%
第3章机械工程材料 32常用金属材料 321碳素钢 碳素钢:含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢,称为碳素钢。 1碳素钢的分类 (3)按用途分类 碳素结构钢:用于制造各种杋械零件和工程结构件。这类钢一般属于低碳、中碳钢 碳素工具钢:用于制造各种刀具、量具和模具。这类钢一般属于高碳钢。 (4)按脱氧方法分类 沸腾钢:不完全脱氧。 镇静钢:完全脱氧。 半镇静钢:介于沸腾钢和镇静钢之间。 在实际使用中,钢厂在给钢的产品命名时,往往将成分、质量和用途三种分类方法结合起 来,如将钢称为优质碳素结构钢、高级优质碳素工具钢等
第3章 机械工程材料 3.2 常用金属材料 3.2.1 碳素钢 碳素钢：含碳质量分数小于2.11%而不含有特意加入合金元素的钢，称为碳素钢。 1.碳素钢的分类 （3）按用途分类 碳素结构钢：用于制造各种机械零件和工程结构件。这类钢一般属于低碳、中碳钢。 碳素工具钢：用于制造各种刀具、量具和模具。这类钢一般属于高碳钢。 （4）按脱氧方法分类 沸腾钢：不完全脱氧。 镇静钢：完全脱氧。 半镇静钢：介于沸腾钢和镇静钢之间。 在实际使用中，钢厂在给钢的产品命名时，往往将成分、质量和用途三种分类方法结合起 来，如将钢称为优质碳素结构钢、高级优质碳素工具钢等
第3章机械工程材料 32常用金属材料 321碳素钢 2碳素钢 (1)碳素结构钢 根据质量可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢 ①普通碳素结构钢 牌号:普通碳素结构钢的牌号由“Q”(表示屈服点的汉语拼音字首)、一组数据(表示屈服 强度,单位MPa)、质量等级符号(质量分A、B、C、D四个等级)和脱氧方法符号(F-沸 腾钢、b—半镇静钢、Z—镇静钢、Z—特殊镇静钢,通常Z、TZ可省略)四个部分按顺序组 成。例如Q235—AF表示脱氧方法为沸腾钢、质量等级为A级、屈服强度为235MPa的普通碳 素结构钢 用途:碳素结构钢Q195、Q215、Q235塑性好、焊接性好、强度较低,主要用于工程结构和 制造受力不大的机器零件;Q255Q275的强度较高,可用于制作受力中等的普通零件
第3章 机械工程材料 3.2 常用金属材料 3.2.1 碳素钢 2.碳素钢 （1）碳素结构钢 根据质量可分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。 ①普通碳素结构钢 牌号：普通碳素结构钢的牌号由“Q”（表示屈服点的汉语拼音字首）、一组数据（表示屈服 强度，单位MPa）、质量等级符号（质量分A、B、C、D四个等级）和脱氧方法符号（F—沸 腾钢、b—半镇静钢、Z—镇静钢、TZ—特殊镇静钢，通常Z、TZ可省略）四个部分按顺序组 成。例如Q235—A·F表示脱氧方法为沸腾钢、质量等级为A级、屈服强度为235MPa的普通碳 素结构钢。 用途：碳素结构钢Q195、Q215、Q235塑性好、焊接性好、强度较低，主要用于工程结构和 制造受力不大的机器零件；Q255、Q275的强度较高，可用于制作受力中等的普通零件
第3章机械工程材料 32常用金属材料 321碳素钢 2碳素钢 (1)碳素结构钢 ②优质碳素结构钢 牌号:优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示,这两位数字代表钢的平均含碳质量分数的万 之一。例如45表示平均含碳质量分数为045%的优质碳素结构钢 按照钢中锰的含量不同,可分为普通含锰量钢(WMn0.80%)和较高含锰量钢(WMn =0.7%~1.2%)两种,如果是后一种钢,则在两位数字后面加上Mn,如4Mn表示平均含碳 量分数为0.45%的较高锰优质碳素结构钢。 用途:优质碳素结构钢既保证力学性能又保证化学成分,而且钢中的有害杂质硫、磷质量分 数较低,质量较高,故广泛用于制造较重要的零件
第3章 机械工程材料 3.2 常用金属材料 3.2.1 碳素钢 2.碳素钢 （1）碳素结构钢 ②优质碳素结构钢 牌号：优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字代表钢的平均含碳质量分数的万 之一。例如45表示平均含碳质量分数为0.45%的优质碳素结构钢。 按照钢中锰的含量不同，可分为普通含锰量钢（WMn≤0.80%）和较高含锰量钢（WMn =0.7%～1.2%）两种，如果是后一种钢，则在两位数字后面加上Mn，如45Mn表示平均含碳 量分数为0.45%的较高锰优质碳素结构钢。 用途：优质碳素结构钢既保证力学性能又保证化学成分，而且钢中的有害杂质硫、磷质量分 数较低，质量较高，故广泛用于制造较重要的零件