金属材料物理性能表.doc
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不锈钢的物理性能(一)一、一般物理性能和其他材料一样,物理性能主要包括以下3个方面:熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数等热力学性能,电阻率、电导率和磁导率等电磁学性能,以及杨氏弹性模量、刚性系数等力学性能。
这些性能一般都被认为是不锈钢材料的固有特性,但是也会受到诸如温度、加工程度和磁场强度等的影响。
通常情况下不锈钢与纯铁相比导热系数低、电阻大,而线膨胀系数和导磁率等性能则依不锈钢本身的结晶结构而异。
表4—1~表4—5中列出马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢和双相不锈钢主要牌号的物理性能。
如密度、熔点、比热容、导热系数、线膨胀系数、电阻率、磁导率和纵向弹性系数等参数。
二、物理性能与温度的相关性(1)比热容随着温度的变化比热容会发生变化,但在温度变化的过程中金属组织中一旦发生相变或沉淀,那麽比热容将发生显著的变化。
(2)导热系数在600℃以下,各种不锈钢的导热系数基本在10~30W/(m·℃)范围内,随着温度的提高导热系数有增加趋势。
在100℃时,不锈钢导热系数由大至小的顺序为1C r17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr 25Ni20。
500℃时导热系数由大至小的顺序为1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni20。
奥氏体型不锈钢的导热系数较其他不锈钢略低,与普通碳素钢相比,100℃时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4。
(3)线膨胀系数在100-900℃范围内,各类不锈钢主要牌号的线膨胀系数基本在10ˉ6~130*10ˉ6℃ˉ1,且随着温度的升高呈增加的趋势。
钢材的物理力学性能和机械性能表钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标:通过一次拉伸试验可得到抗拉强度,伸长率和屈服点三项基本性能;通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能;通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时,当应力超过弹性极限,即使应力不再增加,而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形,称此现象为屈服,而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力,Fo为试样断面积,则屈服点σs =Ps/Fo(MPa),MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2,(MPa=106Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显,在测量上有困难,因此为了衡量材料的屈服特性,规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中,从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力,Fo为试样截面面积,则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后,其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值,称为屈强比。
屈强比越大,结构零件的可靠性越高,一般碳素钢屈强比为0.6-0.65,低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高,耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA,HRB,HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。
而里氏硬度(HL)、肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小。
因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。
1、钢材的硬度:金属硬度(Hardness)的代号为H。
按硬度试验方法的不同,●常规表示有布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)硬度等,其中以HB及HRC较为常用。
●HB应用范围较广,HRC适用于表面高硬度材料,如热处理硬度等。
两者区别在于硬度计之测头不同,布氏硬度计之测头为钢球,而洛氏硬度计之测头为金刚石。
●HV-适用于显微镜分析。
维氏硬度(HV) 以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面,用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值,即为维氏硬度值(HV)。
●HL手提式硬度计,测量方便,利用冲击球头冲击硬度表面后,产生弹跳;利用冲头在距试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度的比值计算硬度,公式:里氏硬度HL=1000×VB(回弹速度)/ V A(冲击速度)。
便携式里氏硬度计用里氏(HL)测量后可以转化为:布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、肖氏(HS)硬度。
或用里氏原理直接用布氏(HB)、洛氏(HRC)、维氏(HV)、里氏(HL)、肖氏(HS)测量硬度值。
2、HB - 布氏硬度;布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候,如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。
洛氏硬度(HRC)一般用于硬度较高的材料,如热处理后的硬度等等。
布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷,将一定直径的淬硬钢球或硬质合金球压入被测金属表面,保持规定时间,然后卸荷,测量被测表面压痕直径。
布式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。
一般为:以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面,保持一段时间,去载后,负荷与其压痕面积之比值,即为布氏硬度值(HB),单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能黄丰讲师表示某种材料单位体积的质量。
材料由固态转变为液态时的熔化温度。
材料传导热量的能力。
材料传导电流的能力。
材料随温度变化体积发生膨胀或收缩的特性。
(1)密度(2)熔点(3)导热性(4)导电性 (5)热膨胀性包括密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。
物理性能在室温或高温时抵抗各种介质的化学侵蚀的能力。
化学性能 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸汽等化学介质腐蚀破坏作用的能力。
材料抵抗氧化作用的能力。
金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
(1)耐腐蚀性 (2)抗氧化性(3)化学稳定性工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。
工艺性能的好坏直接影响零件的加工质量和生产成本,所以也是选材和制定零件加工工艺必须考虑的因素之一。
工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
铸造性能主要是指液态金属的流动性和凝固过程中的收缩及偏析倾向等。
锻造性能主要是指金属进行锻造时,其塑性的好坏和变形抗力的大小。
塑性高、变形抗力小,则锻造性能好。
是材料对各种加工工艺的适应能力。
工艺性能焊接性能主要是指在一定焊接工艺条件下,零部件获得优质焊接接头的难易程度。
焊接性能受到材料本身特性和工艺条件的影响。
工艺性能是材料对各种加工工艺的适应能力。
切削加工性能主要是指工件材料接受切削加工的难易程度。
热处理工艺性能包括淬透性、热应力倾向、加热和冷却过程中裂纹形成倾向等。
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金属材料的力学性能(总6页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面,使用请直接删除复习旧课1、材料的发展历史2、工程材料的分类讲授新课第一章金属材料的力学性能材料的性能有使用性能和工艺性能两类使用性能是保证工件的正常工作应具备的性能,主要包括力学性能、物理性能、化学性能等。
工艺性能是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能,包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。
力学性能是指金属在外力作用下所显示的性能能。
金属力学性能指标有:强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
第一节刚度、强度与塑性一、拉伸试验及力—伸长曲线L 0——原始标距长度;L1——拉断后试样标距长度d 0——原始直径。
d1——拉断后试样断口直径国际上常用的是L0=5 d0(短试样),L0=10 d0(长试样)[拉伸曲线]:拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL(某一拉伸力时试样的长度与原始长度的差ΔL=Lu-L0)的F—ΔL曲线称为拉伸曲线图。
Oe段:为纯弹性变形阶段,卸去载荷时,试样能恢复原状Es段:屈服阶段Sb段:强化阶段,试样产生均匀的塑性变形,并出现了强化Bk段:局部塑性变形阶段二、刚度刚度:金属材料抵抗弹变的能力指标:弹性模量 E E= σ / ε (Gpa )弹性范围内. 应力与应变的比值(或线形关系,正比)E↑刚度↑一定应力作用下弹性变形↓三、强度指标σ= F/S o强度:强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。
强度表示:强度一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。
单位采用N/mm2(或MPa 兆帕)σ= F/Aoσ——应力(MPa);F——拉力(N);S o——截面积(mm2)。
常用的强度判据主要有屈服点、条件屈服强度(也称为规定残余伸长应力)和抗拉强度等。
1、屈服点与条件屈服强度[屈服强度]σs 产生屈服时的应力(屈服点),亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。
金属材料的理化性能提问导入:上节课我们学习了材料的力学性能,请同学们想一想金属的力学性能有哪些?今天我们来学习金属材料的理化性能。
一、金属材料的物理性能1、密度定义:单位体积物质的质量叫这种物质的密度。
物理意义:反映物质的一种属性,每一种物质都有它确定的密度,不同的物质一般密度不同。
密度与该物质的质量、体积、形状、运动状态无关。
按照密度把物质分为轻金属ρ<5*103kg/m3,ρ>5*103kg/m3,,如铝、镁钛及其合金,轻金属多用于航天航空器上。
重金属ρ>5*103kg/m3,如铁、铅、钨等。
2、熔点定义:金属从固态向液态转变时的温度成为熔点。
单位:摄氏度(0C)表示.纯金属都有确定的熔点.按照熔点高低把金属分为难熔金属熔点>20000C,如钨、钼、钒等,可以用来制造耐高温零件.如火箭、导弹、燃气轮机和喷气飞机,等方面得到了广泛的应用.易熔金属熔点<10000C,如锡、铅、等可用作制造保险丝和防盗安全阀零件等.另外,铁的15350C、铜的10830C、金的1064 0C、铝的6600C、镁的648.80C、钠、钾的熔点均<1000C。
3、导热性金属的导热性通常用热导率来衡量.导热率越大,导热性越好,银最好,铜、铝次之,合金的比纯金属的差.在加工和热处理的时候必须考虑金属的导热性,防止在加热或冷却过程中形成过大的应力,以免零件变形或开裂,导热性好的金属散热也好,如制散热器、热交换器与活塞等零件,要选择导热性好的金属材料.4 导电性定义:传导电流的能力称为导电性,用电阻率衡量。
电阻率越小,导电性越好。
银最好,铜铝次之;合金的导电性比纯金属差。
电阻率小的(纯铜、纯铝)适于制造导电零件和导线,电阻率大的金属钨钼铁、铝、铬适于做电热元件。
4、热膨胀性定义:金属材料随温度变化而膨胀收缩的特性成为热膨胀性。
体膨张系数β、线膨胀系数α,膨胀系数大的材料制造的零件,在温度变化时尺寸和形状变化较大。
硬质合金材料性能表征项介绍一、物理性能的检测项——矫顽磁力——钴磁——密度——硬度——抗弯强度二、组织结构的检测项硬质相晶粒——显微组织——宏观结构◎矫顽磁力——间接反映合金内部硬质相晶粒大小◎钴磁——间接反映合金碳量控制◎密度——合金的化学成分及内部残余孔隙◎硬度——反映合金晶粒度大小及棒料的耐磨程度◎抗弯强度——整体体现棒料综合性能◎硬质相晶粒——反映晶粒度大小、分布情况◎显微组织一孔隙、石墨、n相、混料、晶粒异常、co池以及由n相引起的wc-co非正常结构(控制范围)如:孔隙A02(A类孔隙:<10p m的孔隙)B00(B类孔隙:10p m~25p m的孔隙)口相E00(NaOH和K3Fe(CN)6溶液轻微腐蚀)非化合碳C00(抛光后100倍金相检测)◎宏观结构孑匕洞(》25p m)、裂纹、分层(不允许存在)1、密度(ISO3369)密度是材料的质量与体积的比率,通常使用排水法进行测定。
密度在硬质合金工业中通常用于确定一个牌号成分的准确性。
与通常的理解不同的是,现代硬质合金的孑隙度水平不能用测量密度的方法来确定。
碳化钨(WC)的密度是15.7g/cm3,钴(Co)的密度是8.9g/cm3。
因此对于WC-Co牌号来说,随钴含量的增加,密度减小。
2、矫顽磁力(ISO3326)矫顽磁力是硬质合金中的粘结相磁化和去磁后在一个磁滞回线中的剩磁。
由于在碳化钨相平均晶粒尺寸和矫顽磁力之间有一个直接的关系,因此它在工业上是一种重要的无损试验方法。
碳化钨相越细,矫顽磁力值越高。
3、磁饱和钴是磁性的。
碳化钨晶体、立方碳化钨晶体(TiC,TaC,NbC,VC 等)是非磁性的。
因此如果一个牌号中的钴的磁饱和值被测定,然后与含纯钴的试样的对应值相比较,钴粘结相的合金化水平就可获得,这是因为与钴形成合金的元素英雄磁饱和值。
这个试验被用于确定对最佳碳含量的任何偏差,低的磁饱和和值表明碳含量/或碳化物相的存在,高的磁饱和和值表明游离碳或石墨相的存在。
表3 奥氏体不锈钢的性质
表7 铜的性质
表8 铝的性质
情感语录
1.爱情合适就好,不要委屈将就,只要随意,彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边,在此之前,你要做的,是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体,但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天,你会遇上那个人,陪你看日出,直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了,原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品,能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道,如果可以,我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻,但我愿意用来换一个疼我的你
10.我们和好吧,我想和你拌嘴吵架,想闹小脾气,想为了你哭鼻子,我想你了
11.如此情深,却难以启齿。
其实你若真爱一个人,内心酸涩,反而会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了,却来不及遇见;遇见了,却来不及相识;相识了,却来不及熟悉,却还要是再见
13.对自己好点,因为一辈子不长;对身边的人好点,因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15.离开之后,我想你不要忘记一件事:不要忘记想念我。
想念我的时候,不要忘记我也在想念你
16.有一种缘分叫钟情,有一种感觉叫曾经拥有,有一种结局叫命中注定,有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好,委屈也罢,不管什么时候,只要你一句软话,一个微笑或者一个拥抱,我都能笑着原谅
18.不要等到秋天,才说春风曾经吹过;不要等到分别,才说彼此曾经爱过
19.从没想过,自己可以爱的这么卑微,卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时,你有没有心疼过。
金属物理性能 Physical Properties of Metals and Alloys 1. 结构性指标、功能性指标、结构材料、功能材料 结构性指标:材料的高强度、高韧性、耐高温、抗腐蚀等 功能性指标:原子内部的电子以至原子核间交互作用表现出来的特性结构材料:以强度 刚度 韧性 耐劳性 硬度 疲劳强度等力学性能为特征的材料。
如钢,铁。
功能材料:具有特定物理、化学或生物学特性的材料,如超导材料。
2. 自发辐射、共振吸收、受激辐射或诱发辐射(a) 自发辐射:处于激发态的原子中,电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间,就自发地跃迁到较低能级中去,同时辐射出一个光子,这种辐射叫做自发辐射。
(b) 共振吸收:从经典电动力学的观点来看,吸收光和发射光的基本单元是谐振子。
每种谐振子都有它的固有频率,当外来电磁波的频率和谐振子的固有频率相同时,谐振子会对外来的辐射产生很强的吸收,这种吸收称为共振吸收。
(c) 当原子处于激发态E 2时,如果恰好有能量(这里E 2>E 1)的光子射来,在入射光子的影响下,原子会发出一个同样的光子而跃迂到低能级E 1上去,这种辐射叫做受激辐射。
3. 质量为m 、速度为v 、自由运动的微粒的德布罗意波长:A o 25.12ννλ===e m h p h 当加速电压V ≈150V 时,λ≈1Å相当于晶体的点阵常数4. 试述物理性能测试方法与传统的金相、XRD 及电镜分析的区别。
(1) 可以有效地进行材料试验的动态过程研究,较精确地判断材料中发生相变的温度、时间、数量和限度;(2) 可以灵敏地确定一些微量元素对材料结构与性能的影响;(3) 所得结果反映材料的整体效应,可以避免局部微观区域观察或测量可能造成的错觉。
5. 能够用能带理论解释导电性。
导体:如果允带内的能级未被填满,允带之间没有禁带或允带相互重叠,见图a ,b ,c 。
绝缘体:若一个满带上面相邻的是一个较宽的禁带,见图d 。
金属硬度10级对照表金属硬度是物理学研究中非常重要的一个参数,它是指物质抵抗压缩、刮擦、切削等形变过程中所产生的抵抗力大小。
硬度测试是金属学分析中的基础性测试。
经典的金属硬度测试方法包括洛氏硬度、维氏硬度、布氏硬度和肖氏硬度等方法。
各种金属材料的硬度可以用10级的对照表进行比较。
以下是关于金属硬度10级对照表的一些相关参考内容。
1. 内涵说明金属硬度10级对照表是用于比较不同金属材料的硬度指数。
其中,10级硬度指数最高,是评估一种金属材料硬度的最高标准,而1级则是最低标准。
因此,10级对照表是用于比较金属硬度时的基准,数值越大,相应的硬度也越高。
2. 金属硬度对材料性质的影响金属硬度是衡量材料物理和机械性能的重要指标之一。
高硬度的金属材料通常具有很高的抵抗力,其强度和韧性很高;而低硬度的金属材料则会比较柔软,容易变形,所以用途会有所局限。
在工业应用中,硬度测试常用于材料的质量控制和物理性能的评估。
例如在生产加工过程中,原材料的硬度、强度和韧性参数是最基本的质量指标,必须严格符合相关标准和要求。
3. 硬度测试方法硬度测试是用于测量材料表面的硬度指数的测试方法。
通常使用的硬度测试方法有以下几种:(1) 布氏硬度测试法:布氏硬度测试法是最常使用的硬度测试方法之一,使用钢珠或硬合金珠作为压头。
测定时,压头通过自由落体打入被测材料表面,压头形成的痕迹的面积和深度来衡量材料硬度。
(2) 洛氏硬度测试法:洛氏硬度测试法主要适用于比较软的材料,如铝、铜、铅等。
测试中,压头被压入材料表面,测试时限制压头的降落速度,通过压头陷入深度计算硬度值。
(3) 维氏硬度测试法:维氏硬度测试法是一种用金刚石锥头进行的测试方法,适用于渗碳钢、高强度钢和硬质合金等高硬度材料的测试。
(4) 肖氏硬度测试法:肖氏硬度测试法是用长针落下的自由落体、扰动呈U型的试样表面进行测试的方法,这种测试方法适用于测定超高硬度材料如陶瓷、钻石等的硬度。
第2章2.1钛的基本性质C1~8]工业纯钛钛的矿物在自然界中分布很广,处于分散状态,主要形成矿物钛铁矿Fe—TiO3、金红石TiO2及钒钛铁矿等,约占地壳重的0.6%,在金属世界里排行第7,含钛的矿物多达70多种,在海水中含量是1Ug/L,在海底结核中也含有大量的钛。
钛的基本性质主要包括以下几个方面。
2.1.1物理性质纯净的钛是银白色金属,具有银灰色光泽。
钛属难熔金属,原子序数为22,。
相对原子质量为47.90,位于周期表ⅣB族。
钛有两种同素异构体,。
—Ti在882'C以下稳定,为密排六方晶格(hcp)结构;p‘=0.1/7│e—比密度续表2.1,2兼有钢(工业纯钛在冷变形过程中,没有明显的屈服点,其屈服强度与强度极限接近,在冷变形加工过程中有产生裂纹的倾向,工业纯钛具有极高的冷加工硬化效应,因此可利用冷加工变形工艺进行强化。
当变形度大于20%~30%时,强度增加速度减慢,塑性几乎不降低。
;钛的屈服强度与抗拉强度接近,屈强比(do.2/db)较高,而且钛的弹性模量小,约为铁的54%,成形加工时回弹量大,冷成形困难。
有时利用这一特性,将钛合金作为弹性材料使用[11’12],但是,高弹钛合金多属。
+p(或近a) 合金,具有六方晶系结构,其物理性能呈强的各向异性,如弹性模量绕c轴呈对称分布,c轴方向弹性模量为14313GPa,底面各取向的弹性模量为10414GPa,因此需要仔细考虑合金板材的各向异性、弹性模量以及合金织构与弹性各向异性之间的关系,通过合金化与工艺的调整,有目的地控制织构与弹性各向异性以满足设计和使用要求。
图2—1所示为钛单晶弹性模量取向分布[13]。
图2·1钛单晶弹性模量取向分布(单位:GPa)工业纯钛与高纯钛(99.9%)相比强度明显提高,而塑性显着降低,二者的力学性能数据列于表2—2。
衰2-2纯钛的力学性能┌─────────┬─────┬─────┬──────────┬─────┬──────┐│性能│高纯钛│工业纯钛│性能│高纯钛│工业纯钛│├─────────┼─────┼─────┼──────────┼─────┼──────┤│抗拉强度o~/MPa│250│300~600│正弹性模量E/MPa│108X103│112X103│600表2-3│温度/℃│fb/MPa│Oo.2/MPa│f/%│矽%│├──────┼──────┼───────┼─────┼────┤│20│520│400│24│59│├──────┼──────┼───────┼─────┼────┤│—196│990│750│44│68│├──────┼──────┼───────┼─────┼────┤│—253│1280│900│29│64│├──────┼──────┼───────┼─────┼────┤│—269│1210│870│35│58│└──────┴──────┴───────┴─────┴────┘2.1.3化学性能工业上大量应用的工业纯钛纯度约为99.5%,钛在淡水和海水中有极高的抗蚀性,在海水中的抗蚀性比铝合金、不锈钢和镍基合金都好。