金属材料的性能

1．1 金属材料机械性能基础术语：

1）屈服点（σs）：

钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，此时应力不增加或开始有所下降，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）抗压强度（σlc）

材料试样受压力时，在压坏前所承受的最大应力。

5）抗弯强度（σcb）

材料试样受弯曲力时，在破坏前所承受的最大应力。

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

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金属材料的疲劳性能及其描述安世亚太广州分公司何欢/Tony He TEL:+8620-38102018-137 tony.he@

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应力循环

σm=σa=

σ max+σ min2

σ max σ min2

σ min r=σ max

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S-N曲线

S-N曲线测试条件：标准、理想的光滑试件载荷条件为对称循环材料为某一固定材料

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S-N曲线(续)

真应力幅—寿命曲线

σ= b log10 (2 N f )+ log10 (σ′f ) log10 2 σ=σ′f (2 N f )b 2 ε eσ′f b2= E (2 N f )

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S-N曲线估算S-N曲线用双对数线性关系的幂函数形式表示为：

SmN= C

大量实验表明：

N= 1时，S= Su

S f= 0.5 * S u,当S u 1400 Mpa时S f= 700 Mpa,当S u 1400 Mpa时

计算即可得到m与C,上述情况适用于弹性状态。进入弹塑性状态后，程序采用Seeger法计算材料的循环特性。 Seeger等人根据1500多次疲劳实验结果统计出的这些关系如下(适用于普碳钢及低合金钢):延伸率 a=1.0 (Ru/E

金属材料&多孔金属材料Metal Material & Porous Metal Material

报告人： 符彩涛

学

号：157692196

材料科学与工程 导 师：刘芳老师

目录研究进展 多孔金属结构特征与特性 多孔金属的制备方法 多孔金属的应用 多孔金属的展望

1.研究进展1密度小、孔隙率高、比表面 积大

优点3

2

强度及韧性高、导电导热性好、 抗冲击能力强

能量吸收性好及特殊的传热 和声学等特点

多孔金属材料 是20世纪40年代发 展起来的一种新型 材料，由金属基体 和大量孔隙组成， 孔隙将金属相分割 成许多小单元，又 称为多孔泡沫金属， 具有与传统材料不 同的新型结构。

多孔金属在近几十年得到了广泛的关注并实现了快速的发展，在能源环 保、石油化工等领域得到了应用，可解决生产过程中液体、气体原料和贵重 资源的回收，产品的提纯净化等问题，推动了现代工业技术的进步。

王静,杨军,张建. 多孔金属材料制备技术研究进展[A]. 兵器材料科学与工程,2013.

多孔金属材料的类型根据其孔洞的连通性可分为闭孔和开孔二大类，前者是含有大量独立 存在的孔洞，后者是连续畅通的三维多孔结构。

三维闭孔材料

三维开孔材料

闭孔材料具有比重小，刚性和比强度好，吸振及吸音性

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能拉伸实验室是测定材料力学性能的最常用的一 种方法。

一、拉伸试样按国标GB6397—86《金属材料试验试样》规 定，拉伸试样分为比例试样和定标距试样两种。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能1、比例计算 (1)比例计算的标距和横截面面积之间存在 如下比例关系，即

L0 K S0其中L0为试样标距，S0为试样横截面面积，比 例系数 K,一般取5.65或11.3,前者称短试样， 后者称长试样。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能(2)对于圆截面试样，短长比例试样的标距 分别取 5d 0和 10d0。(3)圆截面试样的形状如图所示，它分为三个 部分。

工作部分长度 L,一般不小于 L d0 。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能2、定标距试样定标距试样的原始标距与横截面间无比例关 系，一般 L0取100mm ,200mm 。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能二、拉伸图及应力—应变图下图为低碳钢的拉伸图和应力—应变图。

P l 由于 , 而均为常量，故两图 A0 l 形形状相同。

§ 4.2 金属材料拉伸时的力学性能三、力学性能测试(一)

名词解释

合金元素：特别添加到钢中为了保证获得所要求的组织结构从而得到一定的物理、化学或机械性能的化学元素。（常用Me表示） 微合金元素：有些合金元素如V，Nb，Ti, Zr和B等，当其含量只在0.1%左右（如B 0.001%，V 0.2 %）时，会显著地影响钢的组织与性能，将这种化学元素称为微合金元素。 奥氏体形成元素 ：在γ-Fe中有较大的溶解度,且能稳定γ-Fe的元素C,N,Cu,Mn,Ni,Co,W等

铁素体形成元素： 在α-Fe中有较大的溶解度，且能γ-Fe不稳定的元素Cr，V，Si，Al，Ti，Mo等

原位析出：指在回火过程中，合金渗碳体转变为特殊碳化物。碳化物形成元素向渗碳体富集，当其浓度超过在合金渗碳体中的溶解度时, 合金渗碳体就在原位转变成特殊碳化物。如Cr钢碳化物转变

异位析出： 含强碳化物形成元素的钢，在回火过程中直接从过饱和α相中析出特殊碳化物，同时伴随着渗碳体的溶解，如V，Nb，Ti。（Ｗ和Mo既有原味析出又有异位析出） 网状碳化物 ：热加工的钢材冷却后，沿奥氏体晶界析出的过剩碳化物（过共析钢）或铁素体（亚共析钢）形成的网状碳化物。

水韧处理 ： 高锰钢铸态组织中沿晶界析出的网状碳化物显著降低钢的强度、韧性和

《金属材料》第一课时教案

广西容县石头水口中学 夏文天

人教版义务教育课程标准实验教科书九年级化学下册第八单元

一、教学目标设计

1、知识目标：了解常见金属材料的物理性质，认识金属材料与人类生活和社会发展的密切关系。

2、能力目标：帮助学生形成获取信息和整合信息的能力；并在探究过程中培养学生观察、分析、归纳的能力。

3、情感目标；通过资源共享，激励学生的合作参与意识。 二、教学重、难点分析

1、重点：认识金属物理性质的相似性质的相似性和差异性。 2、难点：如何合理开发金属物质的用途。 三、教学策略及教法设计

按照学生的认识规律以及教学内容的特点，本节采用实验探究法，直观演示法为辅，按照提出问题—实验探究—观察分析—得出结论的程序实行探究式教学。 四、教学对象分析

课前，学生对金属的性质和用途已有一定的感性基础，并具一定的问题探究能力，能够通过查找资料、调查研究进行一些分析总结和评价。所以在教学中让学生采用调查考察，实验探究，收集资料，整理归纳，小组讨论及交流分享等学习方法。

五、教学媒体设计

1、利用Internet查找资料和收集数据。

2、课件、录像贯穿整个教学过程，并用投影仪辅助教学。 六、教学过程设计与分析

教学过程 [课前准备]

《金属和金属材料》复习学案

一、【复习目标】

1、了解金属的物理特征，知道生铁和钢等重要的合金。

2、掌握金属的化学性质，能灵活应用金属活动性顺序表解决实际问题。 3、了解金属锈蚀条件及防锈措施，增强节约金属资源的意识。 二、【复习过程】 （一）（知识整理） 几种常见的金属： 、 、

纯金属 共性：常温下，大多是 体， 色，有金属光泽，为电

和热的 ，有延展性，密度 ，

物理性质 熔点 。

金属 特性：铜 色，金呈 色；常温下， 为液体。

合金

合金与纯金属的性质比较：硬度： 熔点： 1、与氧气的反应： 、 在常温下就能反应；但 、 在高温下

才与氧气反应； 即使高温也不反应。

金属的 2、与酸的反应：（镁、铁、锌、铝与盐酸、稀硫酸）

金 化学性质 属 和金 3、与化合物溶液反应：（铁、

硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬的判据，是一个综合的物理量。材料的硬度越高，耐磨性越好，故常将硬度值作为衡量材料耐磨性的重要指标之一。 一、布氏硬度 1、试验原理

用直径为D的淬火钢球或硬质合金球，以相应的试验力F压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，在试样表面留下球形压痕，如左图所示。布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表示。用淬火钢球作压头时，布氏硬度用符号“HBS”表示;用硬质合金球作压头，布氏硬度用符号“HBW”表示。

金属的硬度可以认为是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。硬度测量能够给出金属材料软硬的数量概念。由于在金属表面以下不同深度的材料承受的应力和所发生的变形程度不同，因而硬度值可以综合的反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力、塑变强化能力以及大量形变抗力。硬度值越高，表明金属抵抗塑性变形的能力越大，材料所产生的塑性变形就越困难。另外，硬度与其它机械性能（如强度指标σb及塑性指标Ψ和δ）之间有着一定的内在联系，所以从某种意义上说硬度的大小对于机械零件或工具的使用性能以及寿命具有决定性的意义。

硬度的试验方法有很多，在机械工业中广泛采用

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次晶粒长大的作用，在800℃时部分MnSiN2分解并与基体中的Al作用生成AlN，加强了AlN的抑制作用。3）在高温二次再结晶退火阶段二次再结晶发生前，析出相质点的体积分数随温度升高而增大，之后体积分数迅速下降，二次再结晶开始。

4）抑制剂AlN作为低温板坯加热工艺生产普通取向硅钢的主抑制剂，在初次再结晶阶段，析出相质点

B钢中AlN析出相分布密度与AlN+MnS方案的Hi-所以，具备了很好的抑制能力，能质点分布密度相当，

够试制出相当于27Q120产品。

参考文献：

［1］朱业超，毛炯辉，王若平，等．析出相质点对取向硅钢二次再结晶的

J］．金属热处理，2009，34（6）：29-32．影响［［2］张

颖，傅耘力，汪汝武，等．高磁感取向硅钢中的抑制剂［J］．中

宇，何忠治，等．高磁感取向硅钢常化处理过程中氮化宇，何忠治，等．高磁感取向硅钢中抑制剂质点硫化物

2008，18（11）：4-18．国冶金，［3］蒙肇斌，赵［4］蒙肇斌，赵

1999，20（1）：24-26．物的沉淀［J］．特殊钢，

．钢铁研究学报，1997，9（5）：25-28．和AlN析出形态研究［J］

［5］马红旭，J］．李友国．硅钢中析出物的尺寸分布及体积分数的测定［

2002，20（3）：330-