文档介绍：主编：邓文英
学时：32
金属工艺学 （机械制造基础）
参考书目
[1] 邓文英、郭晓鹏，金属工艺学（第四版）（上、下），北京：高等教育出版社，2000
[2] 戴枝荣，工程材料及机械制造基础（1）——工程材料，北京：高等材料抵抗外力而不致断裂
的极限应力值）。
s
：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
延伸率
延伸率与试样尺寸有关；δ5、δ10 (L0=5d,10d)
断面收缩率 ψ=△A/Ao=(Ao-Ak)/Ao x 100%
> 时，无颈缩，为脆性材料表征；
< 时，有颈缩，为塑性材料表征。
断裂后
拉伸试样的颈缩现象
§ 材料的硬度
抵抗外物压入的能力，称为硬度――综合性能指标。
1．布氏硬度
压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。
压头为硬质合金时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。
如120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。
缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头
还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈
对于高碳钢：b(MPa)≈
对于铸铁： b(MPa)≈(HB-40)
2．洛氏硬度
定义： HR=k-(h1-h0)/：B、C、A三种
① HRA 硬、薄试件，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。
② HRB 轻金属，未淬火钢，如有色金属和退火、正火钢等。
③ HRC 较硬，淬硬钢制品；如调质钢、淬火钢等。
洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
缺点：测量结果分散度大。
h1-h0
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度计
维氏硬度试验原理
维氏硬度计
维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点：既可测量由极软到极硬的材料的硬度，又能互相比较。既可测量大块材料、表面硬化层的硬度，又可测量金相组织中不同相的硬度。
§ 冲击韧性
是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
指标为冲击韧性值ak 。
a k =冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积S (J/cm )
ak值低的材料叫做脆性材料，
断裂时无明显变形，金属光泽，
呈结晶状 。
ak值高，明显塑变，断口
呈灰色纤维状，无光泽，
韧性材料。
材料的冲击韧性随温度下降
而下降。在某一温度范围内
冲击韧性值急剧下降的现象
称韧脆转变。发生韧脆转变
的温度范围称韧脆转变温度。
材料的使用温度应高于韧脆
转变温度。
疲劳：承受载荷的大小和方同随时间作
周期性变化，交变应力作用下，往往在
远小于强度极限，甚至小于屈服极限的
应力下发生断裂。
§ 疲劳强度
  （80%的断裂由疲劳造成）
周次
σ
疲劳强度σ-1 ：材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值。
条件疲劳极限：经受107应力循环而不致断裂的最大应力值。陶瓷、高分子材料的疲劳抗力很低，金属材料疲劳强度较高，纤维增强复合材料也有较好的抗疲劳性能。
影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹杂物、表面状态、残余应力等。
轴的疲劳断口
疲劳辉纹（扫描电镜照片）
疲劳断口
通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。
§ 材料的断裂韧性
1．问题的提出
低应力脆断――断裂力学
断裂韧性是量度材料抵抗裂纹失稳扩展阻力的物理量,是材料抵抗应力脆性断裂的韧性参数.
2．应力场强度因子K
前面所述的力学性能，都是假定材料内部是完整、连续的，但是实际上，内部不可避免的存在各种缺陷（夹杂、气孔等），由于缺陷的存在，使材料内部不连续，这可看成材料的裂纹，在裂纹尖端前沿有应力集中产生，形成一个裂纹尖端应力场。表示应力场强度的参数——“应力场强度因子”。
I：单位厚度，无限大平板中有一长度2a的穿透裂纹
Y：裂纹形状，加载方式，试样几何尺寸，试验类型有关
的系数――几何形状因子。
Y=
I