金属材料知识
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1、金属材料的机械性能的含义是什么?金属及合金的机械性能是指材料的力学性能,即受外力作用时所反映出来的性能。
它是衡量金属材料的重要指标。
2、金属材料的主要机械性能指标有哪些?金属材料的主要机械性能有:弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性。
3、什么是弹性和韧性?金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后恢复原来的形状的性能,叫弹性;这种随着外力而消失得变形叫弹性变形,其大小与外力成正比。
金属材料在外力作用下,产生永久变形而不致引起破坏的性能,叫塑性。
外力消失时留下的这部分不可恢复得变形叫塑性变形,其大小与外力不成正比。
4、什么叫应力?什么叫应变?材料受到拉伸时单位截面上的拉力叫应力,用σ表示。
材料受到拉伸时单位长度上的伸长量叫应变,用ε表示。
5、什么叫弹性极限?材料所能承受的、不产生永久变形的最大应力叫做弹性极限,用σb表示。
6、什么叫屈服极限?金属材料开始出现明显的塑性变形的应力叫做屈服极限,用示。
有些材料屈服极限很难测定,通常规定产生0.2%塑性变形时的应力作为屈服极限,用σ0.2表示。
7、什么叫刚度?刚度用什么来衡量?金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力叫刚度。
在弹性范围内,应力与应变的比值叫做弹性模数,弹性模数越大,刚度越大。
8、什么叫强度?强度是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
9、表示材料强度的指标有哪些?表示材料强度的指标有:1)、屈服强度:金属材料发生屈服现象时的屈服极限。
σs=P s/F0 (Pa)P s—试样产生屈服现象时所承受的最大外力,N(牛顿);F0—试样原来的截面积,㎡。
2)、抗拉强度:金属材料在拉断前所承受的最大应力。
以σb表示。
σb=P b/F0 (Pa) P b—试样在断裂前的最大拉力,N(牛顿);F0—试样原来的截面积,㎡。
10、什么叫硬度?金属材料抵抗更硬的物体压入其内部的能力叫做硬度。
11、衡量材料的硬度的指标有哪些?衡量硬度的指标有:布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HR)、维氏硬度(HV)。
金属与金属材料一.常见金属的物理特性及其应用1.金属光泽:(1)金属都具有一定的金属光泽,一般都呈银白色,而少量金属呈现特殊的颜色,如:金(Au)是黄色、铜(Cu)是红色或紫红色、铅(Pb)是灰蓝色、锌(Zn)是青白色等;(2)有些金属处于粉末状态时,就会呈现不同的颜色,如铁(Fe)和银(Ag)在通常情况下呈银白色,但是粉末状的银粉或铁粉都是呈黑色的,这主要是由于颗粒太小,光不容易反射。
(3)典型用途:利用铜的光泽,制作铜镜;黄金饰品的光泽也是选择的因素。
2.金属的导电性和导热性:(1)金属一般都是电和热的良好导体。
其中导电性的强弱次序:银(Ag)>铜(Cu)>铝(Al)(2)主要用途:用作输电线,炊具等3.金属的延展性:(1)大多数的金属有延性(抽丝)及展性(压薄片),其中金(Au)的延展性最好;也有少数金属的延展性很差,如锰(Mn)、锌(Zn)等;(2)典型用途:金属可以被扎制成各种不同的形状,将金打成金箔贴在器物上4.金属的密度:(1)大多数金属的密度都比较大,但有些金属密度也比较小,如钠(Na)、钾(K)等能浮在水面上;密度最大的金属──锇*,密度最小的金属──锂(2)典型用途:利用金属铝(Al)比较轻,工业上用来制造飞机等航天器5.金属的硬度:(1)有些金属比较硬,而有些金属比较质软,如铁(Fe)、铝(Al)、镁(Mg)等都比较质软;硬度最高的金属是铬(Cr);(2)典型用途:利用金属的硬度大,制造刀具,钢盔等。
6.金属的熔点:(1)有的金属熔点比较高,有的金属熔点比较低,熔点最低的金属是汞(Hg);熔点最高的金属是钨(W);(2)典型用途:利用金属锡(Sn)的熔点比较低,用来焊接金属例1(1)日常生活中,我们常接触到许多物质,如香烟盒上的金属是_______,保温瓶内胆上镀的是______,体温表中的液体金属是_______,保险丝是___________制成的。
(2)常见金属的下列用途各利用了金属的哪些性质?①用铁锅炒菜________________________;②将铜拉成丝做电线___________________;③古代人将铜打磨成铜镜__________________;④古代人用铁做刀、剑等武器__________________;二.金属材料在生产、生活和社会发展中的重要作用1.金属材料通常包括纯金属和各种合金。
高中化学《金属材料》知识点总结一、金属材料:金属材料可分为纯金属和合金。
新型金属材料是具有特殊性能的金属结构材料。
1、合金(1)概念:合金是指两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质(2)性能:合金具有不同于各成分金属的物理、化学性能或机械性能。
①熔点:合金的熔点比各成分金属低②硬度和强度:合金的硬度比各成分金属大(3)易错点:①构成合金的成分不一定是两种或两种以上的金属,也可以是金属与非金属,合金中一定含金属元素②合金的性质不是各成分金属的性质之和。
合金具有许多良好的物理、化学和机械性能,在许多方面不同于各成分金属,不是简单加合;但在化学性质上,一般认为合金体现的是各成分金属的化学性质③并非所有的金属都能形成合金,两种金属形成合金,其前提是两种金属在同一温度范围内都能熔化,若一种金属的熔点大于另一种金属的沸点,则二者不能形成合金④合金一定是混合物⑤常温下,多数合金是固体,但钠钾合金是液体2、常见的金属材料(1)金属材料分类①黑色金属材料:铁、铬、锰以及它们的合金②有色金属材料:除黑色金属以外的其他金属及其合金(2) 黑色金属材料——钢铁①生铁:含碳量在2%~4.3%的铁的合金。
生铁里除含碳外,还含有硅、锰以及少量的硫、磷等,它可铸不可煅。
根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种②钢:含碳量在0.03%~2%的铁的合金。
钢坚硬有韧性、弹性,可以锻打、压延,也可以铸造。
钢的分类方法很多,如果按化学成分分类,钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。
碳素钢就是普通的钢,碳素钢又可以分为低碳钢、中碳钢和高碳钢,低碳钢韧性、焊接性好,强度低;中碳钢强度高,韧性及加工性好;高碳钢硬而脆,热处理后弹性好。
合金钢也叫特种钢,是在碳素钢是适当地加入一种或几种,如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。
合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能,用于制不锈钢及各种特种钢③钢是用量最大,用途最广的合金(3) 有色金属材料——铜和铝①铝及铝合金:Al 是地壳中含量最多的金属元素,纯铝的硬度和强度较小,有良好的延展性和导电性,通常用作制导线。
一、金属的基本性质1. 导电性:金属具有良好的导电性,其原子结构中的自由电子能够在金属内部自由流动,从而实现电流的传导。
2. 导热性:金属具有良好的导热性,可以快速将热量传导到周围环境中,因此常用于制造散热器和导热器等产品。
3. 可塑性:金属具有良好的可塑性,可以通过锻造、轧制等方式形成各种形状的产品。
4. 良好的机械性能:金属材料具有较高的强度和韧性,可以满足不同工程领域的需要。
二、金属的分类1. 基本金属:包括铁、铜、铝、镁、锌等,是工业生产中最常用的金属材料。
2. 合金:由两种或更多种金属或非金属混合而成,具有优良的物理和化学性能,如钢、铜合金、铝合金等。
3. 贵金属:如黄金、铂、银等,具有良好的抗腐蚀性和化学稳定性,常用于珠宝、电子器件等领域。
三、常见金属材料1. 铁:是最常见的金属材料,包括纯铁、钢和铸铁等,广泛应用于建筑、机械制造、汽车制造等领域。
2. 铝:具有良好的轻量化和耐腐蚀性能,常用于航空航天、汽车制造和建筑材料等领域。
3. 铜:具有良好的导电性和导热性,常用于电子器件、建筑材料等领域。
4. 钛:具有优良的耐腐蚀性和高强度,常用于航空航天、医疗器械等领域。
四、金属加工和制造1. 铸造:将金属熔化后倒入模具,冷却后得到所需的形状。
2. 锻造:通过对金属进行加热后进行锻打,使其得到所需的形状和尺寸。
3. 冷拔:通过在室温下拉制金属材料,使其形成所需的形状和尺寸。
4. 焊接:将两个金属材料通过加热或施加压力,使其相互连接。
5. 切削加工:通过旋转刀具等方式对金属材料进行加工,实现所需的形状和尺寸。
1. 建筑领域:金属材料常用于制造建筑结构、门窗、屋顶等部件。
2. 机械制造:金属材料广泛应用于制造机床、轴承、齿轮等机械零部件。
3. 电子设备:金属材料常用于制造电子器件、电路板、散热器等产品。
4. 汽车制造:金属材料是汽车制造的主要材料,常用于制造车身、发动机零部件等。
六、金属的环保和可持续发展1. 循环利用:金属材料可以通过回收再利用的方式,减少资源浪费和环境污染。
金属材料知识大全,收藏!概述金属材料是指金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。
包括纯金属、合金、金属材料金属间化合物和特种金属材料等。
(注:金属氧化物(如氧化铝)不属于金属材料。
)”Vol.1意义人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。
继石器时代之后出现的铜器时代、铁器时代,均以金属材料的应用为其时代的显著标志。
现代,种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。
Vol.2种类金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
(1)黑色金属,又称钢铁材料,包括含铁90%以上的工业纯铁,含碳2%-4%的铸铁,含碳小于2%的碳钢,以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、不锈钢、精密合金等。
广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
(2)有色金属,是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金,通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。
有色合金的强度和硬度一般比纯金属高,并且电阻大、电阻温度系数小。
(3)特种金属材料,包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。
其中有通过快速冷凝工艺获得的非晶态金属材料,以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等;还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减振阻尼等特殊功能合金以及金属基复合材料等。
Vol.3性能一般分为工艺性能和使用性能两类。
所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。
金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。
由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。
所谓使用性能是指机械零件在使用条件下,金属材料表现出来的性能,它包括力学性能、物理性能、化学性能等。
金属材料使用性能的好坏,决定了它的使用范围与使用寿命。
在机械制造业中,一般机械零件都是在常温、常压和非常强烈腐蚀性介质中使用的,且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。
关于金属的知识点总结一、金属的性质1. 导电性和热传导性金属具有良好的导电性和热传导性,因此广泛应用于电子设备和热传导设备中。
金属内部的电子可以自由移动,从而形成电流和导热。
例如,铝、铜和铁等金属是常见的导电材料。
2. 延展性和塑性金属具有良好的延展性和塑性,可以被拉伸成细丝或者压制成薄片。
这使得金属可以用来制造各种各样的产品,如金属线、金属箔等。
3. 色泽和光泽大多数金属具有一定的色泽和光泽。
例如,黄金呈现出金黄色的光泽,银则呈现出银白色的光泽。
4. 密度和硬度金属的密度和硬度一般较高。
例如,铁和铝的密度分别为7.87g/cm³和2.7g/cm³,硬度也较高。
5. 融点和沸点金属的融点和沸点一般较高,具有良好的热稳定性。
例如,铁的融点为1535°C,铝的融点为660°C。
二、金属的分类根据金属的性质和化学特性,金属可以分为两大类别:有色金属和黑色金属。
1. 有色金属有色金属指的是那些具有相对较高的反射率和一定的色泽的金属。
常见的有色金属包括铜、铝、铅、锌、镍、锡、钛等。
有色金属一般用于制造装饰品、电线、管道、合金等产品。
2. 黑色金属黑色金属指的是那些具有黑色或者暗色的金属。
常见的黑色金属包括铁、钢、铬、锰、钨等。
黑色金属一般用于制造建筑材料、机械设备、汽车零件等产品。
三、金属的应用金属广泛应用于各个领域,包括工业制造、建筑建材、电子设备、汽车制造、航空航天等。
1. 工业制造金属是工业制造中最重要的原材料之一。
金属制品广泛用于机械设备、仪器仪表、轴承、齿轮、管道等产品的制造。
2. 建筑建材金属也被广泛用于建筑建材中。
例如,铝合金被用于制造窗户和门框、铁和钢被用于制造支撑结构、屋顶和楼梯等。
3. 电子设备金属是电子设备中不可或缺的材料。
例如,铜被用于制造电线和电缆,铝被用于制造散热器和外壳,金被用于制造电子元件等。
4. 汽车制造金属在汽车制造中扮演着重要角色。
金属材料的基本知识金属材料是一类重要的材料,具有良好的导电性、导热性、可塑性和可焊性等特点。
金属材料广泛应用于建筑、汽车、机械制造、航空航天等行业。
本文将介绍金属材料的基本知识,包括金属的性质、金属的组织结构、金属的加工工艺以及金属的应用等内容。
1.金属的性质金属具有良好的导电性和导热性。
这是因为金属的结构中存在自由电子,电子可以自由移动,从而导致金属对电流和热的传导性能非常好。
此外,金属还具有高硬度、耐磨性和良好的韧性,使其在工程领域得到广泛应用。
2.金属的组织结构金属的组织结构主要有晶体结构和非晶态结构两种类型。
晶体结构是由晶粒组成的,晶粒是由原子周期排列形成的。
晶体结构的类型包括立方晶系、六方晶系、四方晶系等。
非晶态结构是指金属在快速冷却过程中形成的无序结构。
晶体结构和非晶态结构对金属材料的性能有着重要影响。
3.金属的加工工艺金属材料一般需要经过加工工艺才能获得所需形状和性能。
金属的加工工艺包括塑性加工、热处理和表面处理等。
塑性加工是指通过施加力量使金属材料发生塑性变形的工艺,包括锻造、轧制、拉伸等。
热处理是指通过加热和冷却控制金属的组织结构,改变其性能的工艺。
表面处理是指对金属材料的表面进行涂覆、喷涂、电镀等方式的处理,以提高金属材料的耐腐蚀性能和外观质量。
4.金属的应用金属材料广泛应用于各个领域。
在建筑领域,金属材料用于制作结构框架、铝合金门窗和金属屋面等。
在汽车和航空航天领域,金属材料用于制造车身、发动机和航空器部件等。
在机械制造领域,金属材料用于制造机床、工具和各种零部件等。
此外,金属材料还广泛应用于电子、能源和医疗器械等领域。
综上所述,金属材料具有良好的导电性、导热性、可塑性和可焊性等特点。
金属的组织结构、加工工艺和应用也是金属材料研究的重要内容。
金属材料的广泛应用和不断创新,为工业领域的发展做出了重要贡献。
然而,随着科技的不断进步,人们对金属材料的研究和应用也在不断深入,未来金属材料的发展仍然具有巨大潜力。
金属材料知识点总结金属材料是指具有金属性的材料,具有良好的导电、导热和可塑性等特点。
在工程领域中,金属材料被广泛应用于建筑、机械、汽车、电子等行业。
本文将对金属材料的基本概念、分类、特性以及应用等方面进行总结。
一、基本概念金属材料是由原子或原子团以金属键连接在一起的固体物质。
金属材料具有晶体结构,其晶体结构可分为立方晶系、六方晶系、四方晶系等多种类型。
二、分类根据化学元素分类,金属材料可分为常见金属和稀有金属两大类。
常见金属包括铁、铜、铝、锌等,而稀有金属如钛、铌、锆等则使用较少。
根据金属的组织结构,金属材料可分为晶体和非晶体两大类。
晶体结构包括单晶体、多晶体等,非晶体即非晶金属。
根据金属材料的性能分类,金属材料可分为结构材料和功能材料。
结构材料包括钢铁、铝合金等,而功能材料如磁性材料、导电材料则具有特殊的功能。
三、特性1. 导电性:金属材料具有良好的导电性能,电流能够在金属内部迅速传播。
2. 导热性:金属材料具有较高的导热性,能够迅速传导热量。
3. 可塑性:金属材料具有很强的可塑性,即能够通过锻造、轧制等工艺加工成各种形状。
4. 良好的机械性能:金属材料的强度、硬度等机械性能较高。
5. 耐腐蚀性:一些金属材料能够在特定环境下具有较好的耐腐蚀性。
6. 密度:金属材料的密度一般较高,但与其他材料相比,其力量重量比较有优势。
7. 可再生性:金属材料大多数可以循环利用,具有较高的可再生性。
四、应用1. 机械领域:金属材料在机械领域中应用广泛,如汽车制造、飞机制造等。
2. 建筑领域:金属材料用于建筑结构,如钢铁、铝合金等。
3. 电子领域:金属材料作为电子元器件的导电材料,如铜、铝等。
4. 化学工业:金属材料在化学工业中起着重要作用,如金属催化剂等。
5. 能源领域:金属材料被应用于能源领域,如太阳能电池板等。
综上所述,金属材料具有很多独特的特性,广泛应用于各个领域。
了解金属材料的基本概念、分类、特性以及应用,对于工程领域的相关从业者具有重要的意义。
金属材料知识概述承压设备制造是国民经济的基础产业,各种生产工艺的要求各不尽相同,如:压力从真空到高压甚至超高压、温度从低温到高温以及腐蚀性、易燃、易爆物料等,使得设备处在极其复杂的操作条件下运行。
由于不同的生产条件对设备材料有不同的要求,因此,合理的选用材料是设计承压设备的关键环节。
例如:对于高温容器,由于钢材在高温的长期作用下,材料的力学性能和金属组织都会发生明显的变化,加之承受一定的工作压力,因此在选材时必须考虑到材料的强度及高温条件下组织的稳定性。
容器内部盛装的介质大多具有一定的腐蚀性,因此需要考虑材料的耐腐蚀情况。
对于频繁开、停车的设备或可能受到冲击载荷作用的设备,还要考虑材料的疲劳等。
而低温条件下操作的设备,则需要考虑材料低温下的脆性断裂问题。
一、金属材料的分类二、金属材料的性能三、影响材料性能的因素四、特种设备对材料的要求五、特种设备常用材料标准一、金属材料分类黑色金属:铁和铁的合金均称为黑色金属纯铁:化学纯铁含碳量几乎为零,工业纯铁含碳量<0.05%。
纯铁是很软的,一般不应用到实际中。
铁碳合金:以铁为基础,以碳为主要添加元素的合金,统称为铁碳合金。
生铁:把铁矿石放到高炉中冶炼而成的,含碳量2%~4.3%(也有资料称3.5%—5.5%、2.11%-6.67%)的铁碳合金称为生铁。
生铁质硬而脆,缺乏韧性,几乎没有塑性变形能力,因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形,主要用来炼钢和制造铸件,如白口铁、灰口铁和球墨铸铁。
也有习惯上把炼钢生铁叫做生铁,把铸造生铁简称为铸铁。
钢:含碳量在0.04%-2.3%之间(也有资料称0.03%-1.2%)的铁碳合金称为钢。
为了保证其韧性和塑性,含碳量一般不超过1.7%。
钢的主要元素除铁、碳外,还有硅、锰、硫、磷等。
有色金属:除黑色金属外的金属和合金,如铜、锡、铅、锌、铝等。
金属材料分类(钢材)1、按化学成分分类:①碳素钢:简称碳钢。
除铁、碳外主要含有少量Si、Mn及P、S等杂质,这些总含量不超过2%,按含碳量不同分为:低碳钢——含碳量小于0.25%中碳钢——含碳量等于0.25%~0.6%高碳钢——含碳量大于0.6%②合金钢:除碳钢所含元素外,还含有其它一些合金元素:如Cr、Ni、Mo、W、V、B等,按合金元素含量不同分类:低合金钢——合金元素含量小于5%中合金钢——合金元素含量等于5%~10%高合金钢——合金元素含量大于10%金属材料分类(钢材)2、按用途分类:①建筑工程用钢或构件用钢①普通碳素结构钢②低合金结构钢③钢筋用钢等②结构钢机器零件用钢调质结构钢表面硬化结构钢:包括渗碳钢、渗氨钢、表面淬火用钢易切削结构钢冷塑性成形用钢:包括冷冲压用钢、冷镦用钢。
弹簧钢轴承钢③工具钢——刃具钢、模具钢、量具钢①碳素工具钢②合金工具钢③高速工具钢。
④特殊用途用钢——不锈耐酸钢、耐热钢、低温用刚、耐候钢、磁钢等⑤专业用钢——如桥梁用钢、船舶用钢、锅炉用钢、压力容器用钢、农机用钢等。
金属材料分类(钢材)3、按冶炼中的脱氧方式分类:①沸腾钢 F②镇静钢Z③半镇静钢 b④特殊镇静钢TZ金属材料分类(钢材)4、按金相组织分类①按退火状态的亚共析(铁素体+珠光体)共析(珠光体)过共析和莱氏体钢(珠光体+渗碳体)②按正火状态的珠光体钢贝氏体钢马氏体钢奥氏体钢③按加热冷却时有无发生相变的铁素体钢、奥氏体钢、双相钢等金属材料分类(钢材)5、按品质分类:P、S杂质含量分类:①普通钢P含量≤0.045%,S含量≤0.055%②优质钢P含量≤0.040%,S含量≤0.040%③高级优质钢—AP含量≤0.035%,S含量≤0.030%④特级优质钢—E新容规TSGR0004第2.3条规定:用于焊接的碳素钢和低合金钢,P ≤0.035%,S ≤0.035%压力容器专用钢,基本要求:P ≤0.030%,S ≤0.020%;抗拉强度下限值大于540MPa,P ≤0.025%,S ≤0.015%;设计温度低于-20℃,抗拉强度下限值小于540MPa,P ≤0.025%,S ≤0.012%;设计温度低于-20℃,抗拉强度下限值大于540MPa,P ≤0.020%,S ≤0.010%。
二、金属材料性能为更合理使用金属材料,充分发挥其作用,必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能。
金属材料的性能一般包括使用性能和加工工艺性能两个方面使用性能:是指金属材料在使用条件下所表现的性能,它包括材料的物理、化学和力学等性能。
物理性能化学性能力学性能工艺性能:是指材料承受各种冷、热加工的能力。
冷、热加工性能金属材料性能—使用性能物理性能金属材料在固态下所表现出来得一系列物理现象叫金属的物理性能,如密度、比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性和耐磨性等。
化学性能材料在常温或高温条件下,抵抗氧化或腐蚀介质对其化学侵蚀的能力,一般包括耐腐蚀性,抗氧化性等。
耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力金属和合金对周围介质,如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵抗能力叫做耐腐蚀性。
化工生产中所涉及的物料,常会有腐蚀性。
材料的耐蚀性不强,必将影响设备使用寿命,有时还会影响产品质量。
抗氧化性:指金属材料在高温下,抵抗产生氧化皮能力在化工生产中,有很多设备和机械是在高温下操作的,如氨合成塔、硝酸氧化炉、石油气制氢转化炉、工业锅炉、汽轮机等。
在高温下,钢铁不仅与自由氧发生氧化腐蚀,使钢铁表面形成结构疏松容易剥落的FeO氧化皮;还会与水蒸气、二氧化碳、二氧化硫等气体产生高温氧化与脱碳作用,使钢的力学性能下降,特别是降低了材料的表面硬度和抗疲劳强度。
因此,高温设备必须选用耐热材料。
力学性能材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征。
金属材料性能—使用性能——力学性能1、强度——金属抵抗永久变形和断裂的能力。
常用的强度判据如屈服强度、抗拉强度。
①屈服强度——当金属材料呈屈服现象时,在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。
上屈服强度ReH:屈服前的第一个峰值力下屈服强度ReL:除第一个谷值力之外,其它最小的谷值力规定非比例延伸强度Rp②抗拉强度——试样在屈服阶段之后所能抵抗最大应力。
Rm指金属在静载荷作用下,抵抗塑性变形或断裂的能力。
强度是机械零件(或工程构件)在设计、加工、使用过程中的主要性能指标,特别是选材和设计的主要依据。
强度的测定——拉伸实验。
金属材料性能—使用性能——力学性能2、塑性——断裂前材料发生不可逆永久变形能力。
常用的塑性判据是伸长率A和断面收缩率Z。
①伸长率——原始标距的伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。
断后伸长率:A=(Lu-Lo)/Lo,Lu-Lo断后标距的残余伸长。
②断面收缩率——断裂后试样横断面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积(So)之比的百分率。
3、冷弯性能——用于衡量材料在室温时的塑性。
是焊接接头常用的一种工艺性能试验方法,它不仅可以考核焊接接头的塑性,还可以检查受拉面的缺陷,分面弯、背弯、侧弯三种。
金属材料性能—使用性能——力学性能4、韧性——材料在断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力。
金属的韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减小。
冲击韧度(冲击值)——冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功。
反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力,一般由冲击韧性值(ak)和冲击功(Ak)表示,其单位分别为J/cm2和J(焦耳)。
冲击韧性或冲击功试验(简称“冲击试验”),因试验温度不同而分为常温、低温等;按试样缺口形状分为"V"形缺口和"U"形缺口冲击试验两种。
冲击韧度指标的实际意义在于揭示材料的变脆倾向。
金属材料性能—使用性能——力学性能5、硬度——材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
是比较各种材料软硬的指标。
由于规定了不同的测试方法,所以有不同的硬度标准。
各种硬度标准的力学含义不同,相互不能直接换算,但可通过试验加以对比。
常用硬度按其范围测定分:布氏硬度(HBW)、洛氏硬度(HRA~H、K等标尺)、维氏硬度(HV)等。
硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。
一般硬度越高,耐磨性越好。
金属材料性能—使用性能——力学性能6、蠕变——在高温和低于屈服强度的应力作用下,材料塑性变形量随时间延续而增加的现象。
与塑性变形不同,塑性变形通常在应力超过弹性极限之后才出现,而蠕变只要应力的作用时间相当长,它在应力小于弹性极限时也能出现。
①蠕变极限——在规定温度下,引起试样在一定时间内蠕动总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。
蠕变在低温下也会发生,但只有达到一定的温度才能变得显著,称温度为蠕变温度。
对各种金属材料的蠕变温度约为0.3Tm,Tm为熔化温度,以热力学温度表示。
通常碳素钢超过300-350摄氏度,合金钢在400-450摄氏度以上时才有蠕变行为②持久强度——在规定温度及恒定力作用下,试样至断裂的持续时间的强度。
金属材料、机械零件和构件抗高温断裂的能力,常以持久极限表示。
试样在一定温度和规定的持续时间下,引起断裂的应力称持久极限。
金属材料的持久极限根据高温持久试验来测定。
飞机发动机和机组的设计寿命一般是数百至数千小时,材料的持久极限可以直接用相同时间的试验确定。
在锅炉、燃气轮机和其他透平机械制造中,机组的设计寿命一般为数万小时以上,它们的持久极限可用短时间的试验数据直线外推以得到数万小时以上的持久极限。
经验表明,蠕变速度小的零件,达到持久极限的时间较长。
锅炉管道对蠕变要求不严,但必须保证使用时不破坏,需要用持久强度作为设计的主要依据。
持久强度设计的判据是:工作应力小于或等于其许用应力,而许用应力等于持久极限除以相应的安全系数。
金属材料性能—使用性能——力学性能7、疲劳——材料在循环应力和应变作用下,在一处或几处产生局部永久性累积性损伤,经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程。
①高周疲劳——材料在低于其屈服强度的循环应力作用下,经104 ~105以上循环次数而产生的疲劳。
②低周疲劳——材料在接近或超过其屈服强度的低频率循环应力作用下,经102~105塑性应变循环次数而产生的疲劳。
③热疲劳——温度循环变化产生的循环热应力所导致的疲劳。
④腐蚀疲劳——腐蚀环境和循环应力(应变)的复合作用所导致的疲劳。
金属材料性能—工艺性能工艺性能—是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。
金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应能力。
由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。