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1、7/27/20241金属材料及热处理授课专业：机械工程系主讲教师：黄伟军 博士TEL:13407145376办公室：工程楼B603 主要的学习章节主要的学习章节n n绪论绪论绪论绪论n n第一章第一章第一章第一章 金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能n n第二章第二章第二章第二章 金属的晶体结构金属的晶体结构金属的晶体结构金属的晶体结构n n第三章第三章第三章第三章 金属的结晶与二元合金相图金属的结晶与二元合金相图金属的结晶与二元合金相图金属的结晶与二元合金相图n n第四章第四章第四章第四章 金属的塑性变形与再结晶（金属的塑性变形与再结晶（金属的塑性变形与再
2、结晶（金属的塑性变形与再结晶（不作要求不作要求不作要求不作要求）n n第五章第五章第五章第五章 铁碳合金相图与碳素钢铁碳合金相图与碳素钢铁碳合金相图与碳素钢铁碳合金相图与碳素钢n n第六章第六章第六章第六章 钢的热处理及表面处理钢的热处理及表面处理钢的热处理及表面处理钢的热处理及表面处理n n第七章第七章第七章第七章 合金钢合金钢合金钢合金钢n n第八章第八章第八章第八章 铸铁铸铁铸铁铸铁n n第九章第九章第九章第九章 有色金属及其合金有色金属及其合金有色金属及其合金有色金属及其合金n n第十章第十章第十章第十章 非金属材料（非金属材料（非金属材料（非金属材料（不作要求不作要求不作要求不作要求
3、）n n第十一章第十一章第十一章第十一章 机械零件的选材及工艺分析机械零件的选材及工艺分析机械零件的选材及工艺分析机械零件的选材及工艺分析绪 论 材料科学与社会发展材料科学与社会发展 工程材料及其类别工程材料及其类别 机械工程材料机械工程材料 本课程的学习目的本课程的学习目的 本课程的主要内容本课程的主要内容一、材料科学与社会发展1.材料与人类生活材料与人类生活2.人类社会依据制造人类社会依据制造生产工具的材料生产工具的材料来进行历史划分来进行历史划分 旧石器时代旧石器时代 新石器时代新石器时代 青铜器时代青铜器时代 铁器时代铁器时代 硅时代、碳时硅时代、碳时代代一、材料科学与社会发展 旧石器
4、时代（旧石器时代（250万年前）万年前） 人类在地球上出现之后，最早使用的工具是石头。人类在地球上出现之后，最早使用的工具是石头。一、材料科学与社会发展 旧石器时代（旧石器时代（250万年前）万年前） 石头石头石器石器一、材料科学与社会发展 新石器时代（新石器时代（1万年前）万年前） 原始社会末期，开始用火烧制陶器，发展成原始社会末期，开始用火烧制陶器，发展成陶瓷陶瓷。精美石器陶器人类第一种合成材料一、材料科学与社会发展 青铜器时代（青铜器时代（4000年前）年前） 奴隶社会，青铜冶炼技术得到很大发展。奴隶社会，青铜冶炼技术得到很大发展。 我国青铜冶炼始于夏代，商周时代，达到较高水平我国青铜冶
5、炼始于夏代，商周时代，达到较高水平 青铜（铜锡合金）青铜（铜锡合金） 人类发明的第一种合金人类发明的第一种合金一、材料科学与社会发展 铁器时代（铁器时代（1400年前，春秋战国）年前，春秋战国） 生产工具由青铜器过渡到铁器，其重大发展对社会进生产工具由青铜器过渡到铁器，其重大发展对社会进步起了巨大的推动作用。步起了巨大的推动作用。汉代汉代“先炼铁后炼钢先炼铁后炼钢”技术居世界领先地位。技术居世界领先地位。铁器物品铁制车轮一、材料科学与社会发展2. 材料科学发展与现代文明的联系材料科学发展与现代文明的联系 18世纪世界工业迅速发展，对材料提出了更高要求。世纪世界工业迅速发展，对材料提出了更高要求
6、。 1863年光学显微镜，年光学显微镜，1912年年X射线衍射技术和射线衍射技术和1932年年 电子显微镜等仪器出现电子显微镜等仪器出现 金属学日趋完善，大大推动了金属材料的发展金属学日趋完善，大大推动了金属材料的发展 一、材料科学与社会发展2. 材料科学发展与现代文明的联系材料科学发展与现代文明的联系 现代社会文明的三大支柱：能源、信息和材料现代社会文明的三大支柱：能源、信息和材料 信息时代是建立在材料的基础上信息时代是建立在材料的基础上 硅半导体硅半导体晶体管晶体管集成电路集成电路计算机计算机 磁性材料磁性材料信息贮存信息贮存 激光材料激光材料+光导纤维光导纤维信息传输信息传输信息网络信息
7、网络 能源技术以材料为支撑能源技术以材料为支撑 再生能源、核能、燃料电池等再生能源、核能、燃料电池等信息时代信息时代一、材料科学与社会发展3. 现代材料学现代材料学 现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料现代材料学是以金属学、高分子材料、陶瓷材料为基础，为基础， 研究所有固体材料的成分、组织和性能之研究所有固体材料的成分、组织和性能之间关系的的一门科学。间关系的的一门科学。 现代社会对材料的要求：现代社会对材料的要求：具有高性能或具有特殊具有高性能或具有特殊性能的金属、非金属及复合材料。性能的金属、非金属及复合材料。 一、材料科学与社会发展信息社会的材料产业结构及材料发展趋势：信息社会的材
8、料产业结构及材料发展趋势：从工业社会向信息社会过渡中从工业社会向信息社会过渡中 产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集产业结构从劳动密集型、资金密集型向技术密集型和知识密集型发展型和知识密集型发展 劳动对象的结构中金属材料比重下降、而无机非劳动对象的结构中金属材料比重下降、而无机非金属材料、有机合成材料的比重越来越大。金属材料、有机合成材料的比重越来越大。 一、材料科学与社会发展新材料新技术的应用的程度决定一个国家和地区的新材料新技术的应用的程度决定一个国家和地区的经济发展水平。经济发展水平。 硅片的发展及现状硅片的发展及现状 集成度越来越高集成度越来越高 直径越来越大直径越来越大 国外：
9、国外：16英寸以上英寸以上 中国：中国：6-8英寸为主流英寸为主流二、工程材料及其类别1. 工程材料的含义：工程材料的含义：工程材料是以用于工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件工程结构和机器零件及元器件的材的材料为研究对象。主要包括：机械、船舶、化工、建筑、料为研究对象。主要包括：机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制造工程构车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。件和机械零件的材料。7/27/202416u美研制X-37高速飞行(2005年6月21日搭乘“白骑士”首次飞行实验)无人驾驶，全机身复合材料，二级入轨，水平降落。若成功可在两小
10、时内对地球任何地点进行打击7/27/202417返返回回文档文档二、工程材料及其类别2. 工程材料的类别：工程材料的类别：工程材料是以用于工程结构和机器零件及元器件的材料为研究对象。主要包括：机械、船舶、化工、建筑、车辆、仪表、航空航天等工程领域中用于制造工程构件和机械零件的材料。二、工程材料及其类别2. 工程材料的类别：工程材料的类别：二、工程材料及其类别2. 工程材料的性能：工程材料的性能：使用性能：使用性能：材料在使用条件下具有的性能材料在使用条件下具有的性能（力学性能、物理性能、化学性能及生物功能）（力学性能、物理性能、化学性能及生物功能）工艺性能：工艺性能：材料在加工过程中下具有的性
11、能材料在加工过程中下具有的性能（切削加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接性能（切削加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接性能和热处理性能等）和热处理性能等）三、机械工程材料1. 机械工程材料含义：机械工程材料含义：机械工程材料顾名思义就机械工程中应用的材料问题，应该是机械工程材料顾名思义就机械工程中应用的材料问题，应该是跨越机械和材料两个学科，以机械工业的需求出发，推动材料跨越机械和材料两个学科，以机械工业的需求出发，推动材料科学技术的发展，同时材料科学的新进展又推动了机械工程技科学技术的发展，同时材料科学的新进展又推动了机械工程技术的革新和发展。术的革新和发展。三、机械工程材料2. 材料技
12、术对机械工程发展的促进：材料技术对机械工程发展的促进：四、课程的目的 随着机械工业的发展，对于产品要求越来越高，无论随着机械工业的发展，对于产品要求越来越高，无论是制造机床还是建造轮船、石油化工设备、都要求产是制造机床还是建造轮船、石油化工设备、都要求产品技术先进，质量高、寿命长、造价低。因此在产品品技术先进，质量高、寿命长、造价低。因此在产品设计和制造过程中，会遇到越来越多的材料选用和材设计和制造过程中，会遇到越来越多的材料选用和材料加工方面的问题。这就要求机械工程技术人员掌握料加工方面的问题。这就要求机械工程技术人员掌握必要的材料科学和材料工程知识，具备准确的选择材必要的材料科学和材料工程
13、知识，具备准确的选择材料和加工方法，合理安排加工工艺路线。料和加工方法，合理安排加工工艺路线。四、课程的目的机械制造与材料：结构机械制造与材料：结构性能性能加工工艺加工工艺u内部结构与性能：内部结构与性能：材料的性能来源于该材料的材料的性能来源于该材料的内部结构内部结构，这是对工程师和学者最具有重要价值的一个原则。这是对工程师和学者最具有重要价值的一个原则。u加工工艺与性能：加工工艺与性能：材料必须进行加工，以满足工程师对所材料必须进行加工，以满足工程师对所设计产品的要求，目的是要了解结构变化的本质，以便于制设计产品的要求，目的是要了解结构变化的本质，以便于制定适当的工艺流程。定适当的工艺流程
14、。u使用行为：使用行为：在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而且在材料的选用中，不仅要考虑初始要求，而且要考虑使那些材料内部结构发生变化，从而导致材料性能发要考虑使那些材料内部结构发生变化，从而导致材料性能发生变化的使用条件。生变化的使用条件。四、课程的目的课程的目的：课程的目的：1）获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非）获得有关工程结构和机器零件常用的金属材料，非金属材料的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据金属材料的基本理论知识和性能特点，并初步具备根据零件工作条件和失效方式，合理选材与使用材料，正确零件工作条件和失效方式，合理选材与使用材料，正确制定零件的冷、热加工工艺路线的能
15、力。制定零件的冷、热加工工艺路线的能力。2）了解材料的性能与结构设计的关系）了解材料的性能与结构设计的关系3）了解各种材料的基本特性和应用范围）了解各种材料的基本特性和应用范围五、课程的主要内容与要求 本本课课程程是是讲讲述述机机械械制制造造过过程程中中所所采采用用的的工工程程材材料料及及各各种种热热处理方法和技术的一门综合性的技术基础课。处理方法和技术的一门综合性的技术基础课。 本本课课程程的的任任务务是是使使学学生生对对工工程程材材料料及及各各种种热热处处理理在在机机械械制制造中的应用和相互联系等有所掌握和了解。造中的应用和相互联系等有所掌握和了解。 本本课课程程的的主主要要研研究究内内容
16、容为为常常用用工工程程材材料料的的成成分分、组组织织、工工艺艺与与性性能能之之间间的的相相互互关关系系、热热处处理理原原理理与与工工艺艺过过程程。要要求求掌掌握常用工程材料的一般性质、应用范围和选择原则。握常用工程材料的一般性质、应用范围和选择原则。 主要参考文献1 1工程材料及机械制造基础工程材料及机械制造基础. .相瑜才相瑜才, ,孙维连孙维连. .北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社2 2金属工艺学金属工艺学. .邓文英主编邓文英主编. .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社3 3金属材料及热处理金属材料及热处理. .史美堂主编史美堂主编. .上海：上海科技出版社上海：上海科技出
17、版社4 4制造工程与技术（英文影印本）制造工程与技术（英文影印本）Manufacturing Engineering and Manufacturing Engineering and Technology. Technology. 北京：机械工业出版社北京：机械工业出版社 第一章 工程材料的力学性能失效的基本概念失效的基本概念 1. 零件（构件）的功能：零件（构件）的功能：（1 1）在一定的载荷、介质、温度作用下保持一定几何形状和尺寸；）在一定的载荷、介质、温度作用下保持一定几何形状和尺寸；（2 2）实现规定的机械运动；）实现规定的机械运动；（3 3）传递力和能量。）传递力和能量。2. 失效
18、的定义和形式：失效的定义和形式：定义：零件失去设计所要求的效能即为失效。定义：零件失去设计所要求的效能即为失效。应用前、应用中、突发机械零件（或器件）的失效分析学习失效的目的学习失效的目的 机械设计者机械设计者为了防止零件失效为了防止零件失效 设计正确设计正确选材恰当选材恰当工艺合理工艺合理工作条件对材料的性能要求工作条件对材料的性能要求正确选材正确选材制定工艺路线制定工艺路线确定失效的抗力指标确定失效的抗力指标机械零件（或器件）的失效分析失效的例子失效的例子 失效的例子失效的例子 断裂的大桥断裂的大桥失效的原因失效的原因 结构设计结构设计多方面因素多方面因素材料选择材料选择加工制造加工制造装
19、配调整装配调整使用与保养使用与保养第一章 工程材料的力学性能失效的本质失效的本质 1. 失效的本质：失效的本质：外界载荷、温度、介质等损害作用超过了材料抵抗损害的能力。外界载荷、温度、介质等损害作用超过了材料抵抗损害的能力。2. 常见的常见的失效失效形式：形式：过量变形、断裂、磨损和腐蚀过量变形、断裂、磨损和腐蚀本章主要内容本章主要内容 静载荷下材料的力学性能静载荷下材料的力学性能材料的硬度材料的硬度非静载荷时材料的力学性能非静载荷时材料的力学性能高温下材料的力学性能高温下材料的力学性能第一章 工程材料的力学性能第一节 零件在常温静载下的过量变形变形：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化变形
20、：材料在外力作用下产生的形状或尺寸的变化外力去除变形恢复？弹性变形：变形能够恢复弹性变形：变形能够恢复塑性变形：变形不能够恢复塑性变形：变形不能够恢复第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为1.低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为由第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为1.低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为低碳钢拉伸试验低碳钢拉伸试验第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为1.
21、低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为低碳钢拉伸试验低碳钢拉伸试验第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为1.低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为低碳钢拉伸时应力低碳钢拉伸时应力- -应变曲线应变曲线第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为1.低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为oaoa段比例极限段比例极限 abab段弹性极限段弹性极限 （一）四个阶段（一）四个阶段1、弹性阶段abcccc应应力力不不增增加加，变变形形不不断断增增加加称称为为屈
22、屈服服，该该段段的的最最低低应应力力称称为为屈屈服服应应力力，在在材材料料屈屈服服后后若若卸卸载载出出现现不不能能恢恢复复的的变变形形成成为为塑塑性性变变形形2、 屈 服 阶 段cc第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为1.低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为（一）四个阶段3、强化阶段ce4、局部变形阶段ef材材料料恢恢复复抵抵抗抗变变形形的的能能力力称称为强化强度极限为强化强度极限变变形形集集中中于于某某一一局局部部范范围围颈颈缩缩断裂断裂第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静
23、拉伸时的应力-应变行应变行为为1.低碳钢的应力低碳钢的应力-应变行为应变行为（一）四个阶段低碳钢在拉伸应力作用下的变形过程分为：弹性变形、屈服塑性变形、均匀塑性变形、不均匀集中塑性变形四个阶段。第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为第一章 机械零件（或器件）的失效分析低碳钢拉伸曲线的低碳钢拉伸曲线的4个阶段、个阶段、3个特征点个特征点OB：弹性阶段（卸载可逆）弹性阶段（卸载可逆） P e s bABCCDEO A：比例极限比例极限 PB：弹性极限弹性极限 eBC：屈服阶段屈服阶段（出现塑性变形）（出现塑性变形）（两者很接近）
24、（两者很接近） =E =E E=tan C：屈服极限屈服极限 s第一节 零件在常温静载下的过量变形 CD:强化阶段强化阶段D：强度极限强度极限 b DE：缩颈阶段缩颈阶段（局部收缩阶段）（局部收缩阶段） 0 p e t e:弹性应变弹性应变 ， p:塑性应变（不可逆的残余应变）塑性应变（不可逆的残余应变） P e s bABCCDEO =E 卸载曲线卸载曲线卸载曲线卸载曲线卸载后再加载曲线卸载后再加载曲线卸载后再加载曲线卸载后再加载曲线屈服极限提高：屈服极限提高：冷作硬化冷作硬化，在，在CD段内卸载曲线为弹性直线段内卸载曲线为弹性直线E：断裂点断裂点第一节 零件在常温静载下的过量变形一一. 工
25、程材料在静拉伸时的应力工程材料在静拉伸时的应力-应变行应变行为为2. 其他类型材料的应力其他类型材料的应力-应变行为应变行为弹性变形、塑弹性变形、塑性变形性变形弹性变形弹性变形非线性弹非线性弹性变形性变形1纯金属纯金属（Al、Cu、Ag等）等）2脆性材料脆性材料（陶瓷、白口铸铁、淬火高碳钢）（陶瓷、白口铸铁、淬火高碳钢）3高弹性材料高弹性材料（橡胶）（橡胶）第一节 零件在常温静载下的过量变形2. 其他类型材料的应力其他类型材料的应力-应变行为应变行为1234102030e e(%)0100200300400500600700800900 (MPa)1、锰钢、锰钢 2、硬铝、硬铝 3、退火球墨铸
26、铁、退火球墨铸铁 4、低碳钢、低碳钢特点：特点：d d 较大，为塑性材料。 无明显屈服阶段。O e eA0.2%S无明显屈服阶段的，规定以塑性应变 =0.2%所对应的应力作为名义屈服极限，记作第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标1.刚度和强度指标刚度和强度指标2.弹性和塑性指标弹性和塑性指标3.硬度指标硬度指标第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标1. 刚度和强度指标刚度和强度指标（1） 刚度刚度定义：刚度是指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力定义：刚度是指零（构）件在受力时抵抗弹性变形的能力 等于材料弹性模量与零（构）件截面积的乘积
27、。等于材料弹性模量与零（构）件截面积的乘积。单向拉伸时：单向拉伸时：即即纯剪切时：纯剪切时：即即EAEA（或（或GAGA）为零件的刚度，代表产生单位弹性变形所需载荷的大小。）为零件的刚度，代表产生单位弹性变形所需载荷的大小。弹性模量弹性模量E E( (或切变模量或切变模量G G) )是表征材料是表征材料刚度的性能指标刚度的性能指标(why)(why)第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标1. 刚度和强度指标刚度和强度指标（2） 强度强度定义：强度是指材料抵抗变形或断裂的能力定义：强度是指材料抵抗变形或断裂的能力第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静
28、载性能指标1. 刚度和强度指标刚度和强度指标（2） 强度强度是材料应力和应变成正比的最大应力是材料应力和应变成正比的最大应力是材料不产生塑性变形的最大应力是材料不产生塑性变形的最大应力是材料开始产生塑性变形的应力是材料开始产生塑性变形的应力是材料产生最大均匀塑性变形的应力是材料产生最大均匀塑性变形的应力是材料发生断裂的应力是材料发生断裂的应力第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标2. 弹性和塑性指标弹性和塑性指标（1） 弹性：指材料弹性变形的大小。弹性：指材料弹性变形的大小。弹性能为应力弹性能为应力-应变曲线下面弹性变形部分所包围的面积。应变曲线下面弹性变形部分所包
29、围的面积。通常用弹性变形时的吸收能通常用弹性变形时的吸收能 u 来表示。来表示。材料的弹性极限材料的弹性极限e 越高、弹性模量越高、弹性模量E越低，弹性能越大，越低，弹性能越大，材料的弹性越好。材料的弹性越好。弹性指标弹性指标弹性能弹性能第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标第一章 机械零件（或器件）的失效分析2. 弹性和塑性指标弹性和塑性指标（2） 塑性：指材料断裂前发生塑性变形的能力。塑性：指材料断裂前发生塑性变形的能力。、越大，材料的塑性越好。越大，材料的塑性越好。通常用断后伸长率通常用断后伸长率和断面收缩率和断面收缩率来衡量。来衡量。伸长率伸长率塑性指标塑性
30、指标伸长率伸长率和断面收缩率和断面收缩率断面收缩率断面收缩率第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标2. 弹性和塑性指标弹性和塑性指标国家标准规定金属拉伸试验方法（GB2282002)LL=10d L=5d对圆截面试样：对矩形截面试样：第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标2. 弹性和塑性指标弹性和塑性指标第一节 零件在常温静载下的过量变形二二. 静载性能指标静载性能指标2. 弹性和塑性指标弹性和塑性指标压入法硬度值压入法硬度值表征材料的塑性变形抗力及应变硬化能力表征材料的塑性变形抗力及应变硬化能力（3） 硬度：表征材料软硬程度的一种性能。
31、硬度：表征材料软硬程度的一种性能。工业中应用最广泛工业中应用最广泛以硬质合金或金刚石锥体为压头以硬质合金或金刚石锥体为压头布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度三、硬度三、硬度材料抵抗表面局部塑性变形的能力。材料抵抗表面局部塑性变形的能力。布氏硬度布氏硬度HBHB布布氏氏硬硬度度计计 压压头头为为钢钢球球时时，布布氏氏硬硬度度用用符符号号HBS表表示示，适适用用于于布氏硬度值在布氏硬度值在450以下的材料。以下的材料。压压头头为为硬硬质质合合金金球球时时，用用符符号号HBW表表示示，适适用用于于布布氏硬度在氏硬度在650以下的材料。以下的材料。l符符号号HBS或或HBW之之前
32、前的的数数字字表表示示硬硬度度值值, 符符号号后后面面的的数数字字按按顺顺序序分分别别表表示示球球体体直直径径、载载荷荷及及载载荷荷保保持持时时间间。如如 120HBS10/1000/30 表表 示示直直径径为为10mm的的钢钢球球在在1000kgf（9.807kN）载载荷荷作用下保持作用下保持30s测得的布氏硬度值为测得的布氏硬度值为120。布布氏氏硬硬度度压压痕痕布氏硬度的优点：布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。测量误差小，数据稳定。缺点：缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。还硬的材料。适于测量适于测量退火、正火、调质钢退火、正
33、火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬度。铸铁及有色金属的硬度。材料的材料的 b与与HB之间的经验关系之间的经验关系： 对于低碳钢对于低碳钢: b(MPa)3.6HB 对于高碳钢：对于高碳钢： b(MPa)3.4HB 对于铸铁：对于铸铁： b(MPa)1HB或或 b(MPa) 0.6(HB-40)HB b(MPa)钢黄铜球墨铸铁洛氏硬度洛氏硬度h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图洛洛氏氏硬硬度度计计洛氏硬度用符号洛氏硬度用符号HR表示，表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根根据据压压头头类类型型和和主主载载荷荷不不同同，分分为为九九个个标标尺尺，常常用用的的标尺为标尺为A、B、C。
34、符号符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。lHRA用于测量高硬度材料用于测量高硬度材料, 如硬质如硬质合金、表淬层和渗碳层。合金、表淬层和渗碳层。lHRB用于测量低硬度材料用于测量低硬度材料, 如有色如有色金属和退火、正火钢等。金属和退火、正火钢等。lHRC用于测量中等硬度材料，如调用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。质钢、淬火钢等。l洛氏硬度的优点：洛氏硬度的优点：操作简便，压痕操作简便，压痕小，适用范围广。小，适用范围广。l缺点：缺点：测量结果分散度大。测量结果分散度大。钢球压头与钢球压头与金刚石压头金刚石压头洛氏硬度压痕洛氏硬度压痕维氏
35、硬度维氏硬度维氏硬度计维氏硬度计维氏硬度试验原理维氏硬度试验原理维氏硬度压痕维氏硬度压痕四、冲击韧性四、冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。能力。l指标为冲击韧指标为冲击韧性值性值ak(通过通过冲冲击实验击实验测得测得)。韧脆转变温度韧脆转变温度材料的冲击韧性随温材料的冲击韧性随温度下降而下降。度下降而下降。在某在某一温度范围内冲击韧一温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象性值急剧下降的现象称称韧脆转变韧脆转变。发生韧发生韧脆转变的温度范围称脆转变的温度范围称韧脆转变韧脆转变温度温度。材料材料的使用温度应高于韧的使用温度应高于韧脆转变温度。脆转变温度。韧体心立方金属具有韧脆转体心立方金属具有韧脆转变温度，而大多数面心立变温度，而大多数面心立方金属没有。方金属没有。TITANIC建造中的建造中的Titanic 号号TITANIC的沉没的沉没与船体材料的质量与船体材料的质量直接有关直接有关Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果的冲击试验结果Titanic近代船用钢板近代船用钢板总总 结结应应 用用
