第一章材料的性能使用性能：使用性能：材料在使用过程舟一号飞船神中所表现的性能。包括力学中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。性能、物理性能和化学性能。工艺性能：工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、中所表现的性能。包括铸造、铸造锻压、焊接、热处理和锻压、焊接、热处理和切削性能等。性能等。材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。变形。外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。弹性变形外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。塑性变形五万吨水压机应力σ=P/F0应变ε=(l-l0)/l0拉伸试验机低碳钢的应力低碳钢的应力-应变曲线拉伸试样一、弹性和刚度弹性：指标为弹性极限σ弹性：指标为弹性极限σe，即材料承受最大弹性变形时的应力。的应力。刚度：刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模变形的能力。量E。αeσE=tgα=（MPa）ε弹性模量的大小主要取决于材料的本性，弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。二、强度与塑性强度：强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。抵抗变形和破坏的能力。屈服强度σ屈服强度σs：材料发生微量塑性变形时的应力值。塑性变形时的应力值。条件屈服强度σ条件屈服强度σ0.2：残余变形量为0.2%时的应力值。时的应力值。形量为时的应力值抗拉强度σ抗拉强度σb：材料断裂前所承受的最大应力值。承受的最大应力值。εσ0.2s塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为：指标为：伸长率：伸长率：断面收缩率：断面收缩率：l1?l0×100%δ=l0F0?F1ψ=×100%F0拉伸试样的颈缩现象断裂后说明：说明：用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。①用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。直径d相同时，只有当l②直径0相同时，l0↑，δ↓。只有当0/d0为常数时，塑性值才有可比性。塑性值才有可比性。表示；当l0=10d0时，伸长率用δ表示；当l0=5d0时，伸长率用δ5表示。显然δ5>δ10表示。无颈缩，③δ>ψ时，无颈缩，为脆性材料表征δ<ψ时，有颈缩，为塑性材料表征有颈缩，三、冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。作用而不破坏的能力。指标为冲击韧性值a通韧性值k(通过冲击实验测得)。测得。韧脆转变温度材料的冲击韧性随温度下降而下降。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。发生韧韧脆转变。脆转变的温度范围称韧脆转变温度。韧脆转变温度。材料温度的使用温度应高于韧脆转变温度。脆转变温度。体心立方金属具有韧脆转变温度，变温度，而大多数面心立方金属没有。方金属没有。韧建造中的Titanic号建造中的TITANICTITANIC的沉没的沉没与船体材料的质量直接有关Titanic号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）号钢板（左图）近代船用钢板（右图）的冲击试验结果Titanic近代船用钢板四、疲劳材料在低于σ的重复交变应力作用下发生断裂的现象。材料在低于σs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。表示。力称为疲劳极限。用σ-1表示。疲劳极限钢铁材料规定次数为10有色金属合金为10钢铁材料规定次数为7，有色金属合金为8。疲劳应力示意图疲劳曲线示意图疲劳断口轴的疲劳断口疲劳辉纹（扫描电镜照片）疲劳辉纹（扫描电镜照片）通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面改善材料的形状结构光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。光洁度，进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。等方法可提高材料疲劳抗力五、硬度材料抵抗表面局部塑性变形的能力。的能力。布氏硬度HB布氏硬度HBHB=0.1022P布氏硬度计πD(D?D2?d2)压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于压头为钢球时，布氏硬度用符号表示，表示布氏硬度值在450以下的材料。以下的材料。布氏硬度值在以下的材料压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布表示，压头为硬质合金球时，用符号表示氏硬度在650以下