常用金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
任何机械零件或工具，在使用过程中，往往妾受到各种形式外力的作托。如起重 机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用：柴油机上的连杆，在传递动力时.不仅受到拉 力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件燮受到弯矩、扭力的作用等尊。这就 要求金属材料必须具有一种弟受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力*这种能力 就是材料的力学性能。金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是 用来衡量金属材料材料在夕卜力作坤下表现出力学性能的指标。
111强度
强度是扌旨金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。逼度扌旨标一般用单位 面积所承受的载荷即力表示，符号为6单位为MP弘
工程中常用的强度指标有屈服逼度和扰拉强度。屈服逼度是指金属材料在外力作 用下*产生屈服现象时的应力，或开始岀现塑性变形吋的最低应力值，用％表示〜抗 竝强度是指金厲材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用巧表示。
对于大多数机械零件.工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是事件逼度设 计的依据！对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其逼度设计的依据。
1.1 2塑性
塑性是扌旨金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
工程中常用的塑性揭标有诩长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与 原来长度之比的百分率，用符号豪示*断面收縮率指试样拉断后，断面縮小的面积与 原来截面积之比，用甲表示。
伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之 塑性越差，良好的塑性是金属材 料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条 件。
113硬度
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力〜硬度的测试方法很多，生产 中常埔的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏碳度试验方法两神°
C-）布氏硬度试验法
布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷0的作 用下压入被测试金厲表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径乩以 压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测全属的布氏硬度值。
布氏硬度指标有HBS和HBW,前者所用压头为淬火钢球，适坤于布氏硬度值低于 仍0的金属材料，如艮火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有包金厲等；后者压头为硬质合 金，适用于布氏硬度值为450^650的金属材料，如悴火钢等。
布氏硬度测试法，因压痕较尢故不宜测试成品件或薄片金属的硬度。
c二）洛氏硬度试验法
洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120啲金刚石圆锥时或直径为机佛8mm（VI6英 寸）的淬火钢球为压头，以一不定的载荷压入被测试金属材料表面，根据压痕深度可 直接在洛氏硬度计的指示盘上馋出硬度值。常用的洛氏硬度指标有皿A* 和皿C 三种。
^120°金刚石圆锥体为压头，施加压%600N吋，用HRA表示〜其测最范围为和 ~85,适于
测量合金、表面硬化钢及较薄零件。
釆用肌荐火钢球为压头，施加压力为1000N时，用皿0表示.其测量硬度 值范围为25-100.适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等。
采用12Q。金刚石圆锥体为压头，施加压力为1500N吋，用皿C表示，其测量硬度 值范围为漪适于测量淬火钢、调质钢等。
洛氏硬度测试，操作迅速、简使，且压痕水不损伤工件表面，故适于成品检验。
硬度是材料的重要力学性能扌旨标。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的 強度越高，塑性变形抗力越大，哽度值也越高。
1.1/1冲击韧性
金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性，用叫表示，单包为J曲 冲击朝性常用一次摆褲冲击弯曲试验测定，即把被测材料做成标推冲击试样，用摆锤 一次冲断，测岀冲断试样所消耗的冲击帳 然后用试样缺口处单检截面积F上所Y肖耗的 冲击功咲表示冲击韧性。
叫值越大，则材料的韧性就越好。叫值低的材料叫做脆性材料，叫值高的材料叫 韧性材料。很多零件，女临轮、连杆等，工作时受到很大的冲击载荷.因此要用乐值 高的材料制造。铸锲的叫值很低，决口铸铁％值近于零不能用来制造承受冲击载荷 的零件。
表B—墓9 黑色金属材料的力学ft竟
杭穆强度% /MPa /MPa 材科喀称 材料牌号 材料状态 伸怅率理 (%) 庇朋点占 /MPa 弹性模童E /MPa 电工用工JL扯 DT1 DT2 DT3 DU. D12 就火的 180 230 Doorns 26 电工琏钢 D21、D31 D32. D37C D31C-340 Edfi火的 1曲 230 26 Q195 Q215 280-320 270-340 315-39D 335-41D 28-33 26-31 195 215 普通诜為円 Q2邛 Q353 Q275 D8F 10F 耒绘遠火的 310-380 343\"-^0 400-500 220»310 260-36D 375-460 410-510 490-610 280^390 330-450 21-26 19^24 235 2J5 275 ISO 2D0 15-20 32 32 190000 碳耒工具钢 15F 03 L0 已退火的 220-S4Q 260-340 250-PD 270-38D 23C-420 300-440 320-460 34)-480 360-5W 30 29 2S 26 35 190 210 — 2S0 198000 15 21 202000 21DOO 280-400 沁刑 360-^SD 250 23 30 40X50 450«600 34 22 230 300 2020OT 201000 35 40 申 30 号 60 400-520 420-540 砂烦 440^580 砂倾 520^670 20 18 320 340 2010W 213300 邛却00 为 CM30 ^670 16 14 360 38D 2040W 220000 550 己正火的 550 43 12 390 41D — 2D8000 >700 >730 65 70 T7-TI2 碳耒工具钢 T7A-T12A 600 600 10 9 420 43D — 210000 已il火的 冷作哽化的 己退火的 600 班蚁 320^460 伽 400-560 750 10) — 22 12 18 ■— ■— 23D — — 211000 TSA 优质踱秦钢 lDMn 730-1200 400-58C 65b£u 25CiMriSiA 750 500^700 C0 950 1450 850 21000 — 合金结构钢 25CrMnSi 30CrMriSiA 3DCrMnSi 己低溫退火的 440-6000 J30-750 16 — 300000 價质強簧轲 ^0Si2Mn 已低温滙火閣 720 900 10 1300 60Si2MnA 65SiWA 冷作硬化的 0960 S00-1200 10 1400 1600 —
lCrL3 2Crl3 320-330 己遇火的 320-<10 4D0-470 400-500 21 20 420 21QDQD 210000 450 3CrL3 4Crl3 ICrlSNilS 2CrlgNiL9 400-480 400^0 500-600 500-600 580-0 1000“1® 15 35 38 40 430 5X 200 220 310000 21000Q 200DDD 2O0DD0 轻过热处理的 己辗匝冷作硕化的 热处理退软師 460-520 800-330 』00 ].Crl3Ni9Ti 430S 540-7D0 200 2D0M0 表8—£2 有色金属的力学性能
材料名称 牌号 1070AJ050A 1200 3A21 材料状态 已退火 冷件硬化 已退火 半冷件硬化 已退火 半冷件硬化 已退火 淬硬并经人 工时效 已退火 已退火 冷作硬化 已退火 淬硬并经自 抗剪强度 T/MF'B 抗拉强度 巧/MPa 75—110 120—150 110—145 155—200 180—230 230—280 250 500 170—190 220—230 240—250 150—215 <10^440 400-^460 200 300 300 3S0 420 300 350 400 伸长率 屈服点 込/MPa 50—80 120—240 50 130 100 210 弹性模量因MPa <5 /(%) 25 铝 80 100 70—100 100—140 130—160 160—200 170 350 120—140 170—190 190—200 105—150 280—310 280—320 160 240 260 300 420 240 280 400 4 19 13 72000 铝猛台金 铝镁舍金 铝镁铜合金 高强度铝镁 铜合金 71000 SA02 70000 — 70000 43600 40000 — 一 一 3—5 12—24 8—10 12 15 10 30 3 35 20 10 40 25 15 460 93 140 160 7A04 镁猛合金 MB1 MB8 一 36S 硬铝 2 All 2 然时效 淬硬后冷件 硬化 软 硬 软 72000 340 70 380 380 200 4S0 100 — 250 108000 130000 100000 — — 110000 115000 纯铜 Tl. T2. T3 黄铜 H62 半硬 硬 软 黄铜 H68 半硬 硬 铅黄铜 HPbWJ 软 3D1 350 25 143 93DOO 10W 40D 450 390 450 5 25 15 420 170 — 140 软 猛朗同 HMn3®-2 340 400 半硬 软 硬 100000 520 260 481 600 300 550 5 33 锡磷青铜 锡锌青铜 钙青铜 QSn4-4-2.5 QSn43 3^5 Z 10 5 13 5 100000 500 650 600 650 546 1S6 250 妙 124000 — 115000—130000 QAU7 退火 不退火 520 560 QAJ9L2 36D 480 450 600 P2000 — 5» 锡磷青铜 锡锌青铜 铝青铜 铝猛青铜 QSn4-^2.5 QSn4-3 软 硬 特硬 退火 不退火 软 硬 软 硬 特硬 软 硬 软 硬 软 260 4S0 300 38 140 血 6S0 600 6X 外5 1^2 10 5 100000 124000 — 11500T30000 92000 —— 120000 — —— 117000 132000^141000 —— —— 126000^-140000 ：00 烦 J60 360 480 280—300 546 186 250 QA117 QA13-2 侦 (500 350-380 18 3 40—45 3300 500 239 硅猛青铜 QBi3-l 绸0〜520 600〜650 560—600 240^480 52D 240 360 280 400 700—750 30Q—600 660 300 430 350 〜, 30 2 340 —— 250—350 1280 —— 207 1—2 镀青铜 白铜 QBe2 BL9 邛 3 35 1 35 3 35 1 1 40 40—50 锌白铜 BZnlJ-20 硬 特硬 软 硬 软 硬 血 650 400 沏 470 300 430 -— 70 210 银 NT 〜Nil —— 210000—23000550 350 550 650 140—230 2$ 〜40 德银 特 BZnl5-20 —- — 的 —— — — 12(F-200 20〜如 30^40 Zn-3^Zn-6 75 8000D—130000 15000^17000 Pb.3〜Pb北 锡 Snl^Sn4 葡〜50 — 12 41500—55000 TA2 360—4S0 450—(500 25—30 钛合金 TA3 TA5 MB1 MB8 MB) 退次 440—600 0^680 3对加 800^3517tZ9O 230—240 30—50 加〜25 15 — — 800^900 L20 104000 4000D 41000 40000 冷養 预热 300'C 120^140 150—180 14—15 50—52 220 — — 30—50 刃“皿 — 370 ISO 500-^500 ■400—€00 58^62 50 — — 舟000 SI000 —■ — — 312OOD 锻 可伐台金 — — — X — — — Ni29Col8 BMn40-1.5 如0700 一 一 — — 软 硬 已退火 来退火 己遍火 未退火 舀30 720 1491 1400 一 0 — 700 300 335 595 1^4 20 〜25 2—5 钳 — 280000 300000 32—34 1600 THANKS
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