金属材料物理性能表.doc
退火温度
H2的溶解度
20
20
100
700
0~100
铸造
退火
铸造
退火
退火
退火
20
20
450
100
29
63.54
8.3~8.96
1083±0.1
0.092
0.941
0.90
0.84
165×10-7
36
45~50
16~20
20~25
11700~12600
3900~4800
0.017~0.017
6.8×10-3
比热
热导率
线热膨胀系数
布氏(Brinell)硬度
抗拉强度
杨氏模量
刚度
电阻率
电阻率的温度系数
电子逸出功
磁化率(顺磁)
退火温度
H2的溶解度
20
100
20
200
20~100
20~300
软化
冷轧
软化
冷轧
20
300
20
250
580
13
26.97
2.70
646~657
0.214
0.225
0.52
0.475
24.0×10-6
表3奥氏体不锈钢的性质
性质
温度(oC)或成形
数值
单位
密度
熔点
比热
热导率
线热膨胀系数
抗拉强度
杨氏摸量
弹性极限
电阻率
100
500
0~93
0~316
0~538
退火
冷轧
退火
25
700
7.9
1427
0.12
0.039
0.051
1.59×10-4
1.720×10-4
1.800×10-4
65
240
19.000
26.5
26.7×10-6
15~25
35~70
7~11
5800~7000
2760
2750
2.8
6.0
4.08×10-3
4.25×10-3
4.08
0.65×10-6
200~450
2×10-2
g·cm-3
oC
cal·g-1·oC-1
cal·m-1·s-1·oC-1
oC-1
kg·mm-2
kg·mm-2
kg·mm-2
72.0
110
g·cm-3
oC
cal·g-1·oC-1
cal·cm-1·s-1·oC-1
oC-1
kg·mm-2
kg·mm-2
kg·mm-2
µΩ·cm
表7铜的性质
性质
温度(oC)或成形
数值
单位原子序数Βιβλιοθήκη 原子量密度熔点
比热
热导率
线热膨胀系数
布氏(Brinell)硬度
抗拉强度
杨氏模量
刚度
电阻率
电阻率的温度系数
kg·mm-2
µΩ·cm
oC-1
eV
cgs
oC
cm3(NTP)/100g
4.46
450~600
6×10-2
2.5
g·cm-3
oC
cal·g-1·oC-1
cal·m-1·s-1·oC-1
oC-1
kg·mm-2
kg·mm-2
kg·mm-2
kg·mm-2
Ω·mm-2m-1
oC-1
eV
oC
cm3(NTP)/100g
表8铝的性质
性质
温度(oC)或成形
数值
单位
原子序数
原子量
密度
熔点
不锈钢物理性能
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。
金属材料的性能
2.抗氧化性 金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮的能力 。
3.化学稳定性 化学稳定性是金属材料的耐腐蚀性和抗氧化性的总称。
三1 金属材料的力学性能
1.力学性能:
金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能。
2.载荷：
拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
②塑性 δδ
金属材料在静载荷作用下，产生永久变形 而不破坏的能力称为塑性。
常用的塑性指标： 延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）。
塑性 ：材料在载荷作用下，产生塑形变形而不被破坏的能力。
1.断后伸长率
断后伸长率是指试样拉断后，标距的伸长量与原标距长
度的百分比，用符号δ表示。
δ=
L1-L0 L0
L0—试样的原始标距（mm）
2.断面收缩率
L1—试样拉断后的标距（mm）
断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩
减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示。
ψ=
S1-S0 S0
S0—试样的原始横截面积（mm2） S1—试样拉断后的横截面积（mm2）
裂纹扩展的基本形式
1943年美国T-2油轮发生
北
断裂
极 星
导
弹
⑤疲劳强度
• 材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。
材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的 最大应力称为疲劳极限。用-1表示。
钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意图
疲劳断口
式中：HBS(HBW) ——淬火钢球（硬质合金球）试验的布氏硬度值 Ｆ —— 试验力（N）； d —— 压痕平均直径（mm）； Ｄ —— 淬火钢球（硬质合金球）直径（mm）。
金属材料物理性能表
表奥氏体不锈钢的性质
性质
温度()或成形
数值
单位
密度
熔点
比热
热导率
线热膨胀系数
抗拉强度
杨氏摸量
弹性极限
电阻率
退火
冷轧
退火
×
×
×
·
··
···
·
·
·
µΩ·
表铜的性质
性质
温度()或成形
数值
单位
原子序数
原子量
密度
熔点
比热
热导率
线热膨胀系数
布氏()硬度
抗拉强度
杨氏模量
刚度
电阻率
电阻率的温度系数
电子逸出功
退火温度
的溶解度
铸造
退火
铸造
退火
退火
退火
±
×
×
×
·
··
···
·
·
·
·
Ω·
()
表铝的性质
性质
温度()或成形
数值
单位
原子序数
原子量Βιβλιοθήκη 密度熔点比热热导率
线热膨胀系数
布氏()硬度
抗拉强度
杨氏模量
刚度
电阻率
电阻率的温度系数
电子逸出功
磁化率(顺磁)
退火温度
的溶解度
软化
冷轧
软化
冷轧
×
×
×
×
×
×
·
··
···
·
·
·
·
µΩ·
()
钢材的物理力学性能和机械性能表
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)。
金属材料硬度对照表
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)。
常用金属材料密度表
Y12、Y30
7.85
弹簧钢丝
Ⅰ、Ⅱ、Ⅱa、Ⅲ
7.85
低碳优质钢丝
Zd、Zg
7.85
锰钢
20Mn、60Mn、65Mn
7.81
铬钢
15CrA
20Cr、30Cr、40Cr
38CrA
7.74
7.82
7.80
铬钒钢
50CrVA
7.85
铬镍钢
12CrNi3A、20CrNi3A
37CrNi3A
7.85
铬镍钼钢
8.3
8.7
轴承钢
GCr15
7.81
不锈钢
0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13
Cr14、Cr17
Cr17Ni2、Cr18、9Cr18、Cr25、Cr28
0Cr18Ni9(7.93)、1Cr18Ni9
1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9
Cr18Ni11Nb
1Cr23Ni18、Cr17Ni3Mo2Ti
40CrNiMoA
7.85
铬镍钨钢
18Cr2Ni4WA
7.8
铬钼铝钢
38CrMoA1A
7.65
铬锰硅钢
30CrMnSiA
7.85
铬锰硅镍钢
30CrMnSiNi2A
7.85
硅锰钢
60Si2nMnA
7.85
硅铬钢
70Si2CrA
7.85
高强度合金钢
GC-4、GC11
7.82
高速工具钢
W9Cr4V
W18Cr4V
8.7
TC1、TC2
4.55
BA113-3
8.5
TC3、TC4
1.2 金属材料的物理性能、化学性能及工艺性能
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。
谢谢观看。
金属材料的力学性能
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
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。
常用金属材料的主要性能指标及涵义
T
MPa
指外力是剪切力时的强度极限
抗扭强度
T
MPa
指外力是扭转力时的强度极限
屈服点
c
MPa
金属材料受载何时，当载何不再增加，但金属 材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服， 产生屈服现象时的应力，叫屈服点
屈服强度
°).2
MPa
金属材料发生屈服现象时，为便于测量，通常 按其产生永久残余变形量等于试样原长0.2%时的
应力作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限”
持久强度
工作温度
a时间h
MPa
指金属材料在一疋的咼温条件下，经过规疋时 间发生断裂时的应力，一般所指的持久强度，是指 在一定温度下，试样经十万小时后的破断强度，这 个数值，通常也是用外推的方法取得的
蠕变极限
工作温度
°变量量（％）
MPa
金属材料在高温环境下，即使所受应力小于屈 服点，也会随着时间的增长而缓慢地产生永久变 形，这种现象叫做蠕变，在一定的温度下，经一定 时间，金属材料的蠕变速度仍不超过规疋的数值， 此时所能承受的最大应力，称为蠕变极限
P
Q・m
电阻率是计算和衡量金属材料在常温下（20C
时）电阻值大小的性能指标。电阻率大，表明这种 材料的电阻也大，其导电性能就差；反之，导电性 能也就好
电导率
Y
S/m
电阻率的倒数，叫做电导率。在数值上它等于 导体维持单位电位梯度（即电位差）时，流过单位 面积的电流。电导率是表示导体导电能力的性能指 标，电导率越大，电阻率就越小，那么这种材料的 导电性能就越好；反之，则其导电性就不好
20〜70HRC
D
HRD
金刚石圆锥
980.7 N