常用金属材料的主要性能指标及涵义

金属材料的主要性能指标包括物理性能指标、材料力学性能指标、热力学性能指标和电性能指标。如表所示。金属材料的主要性能指标及涵义一览表性能指标涵义说明类别名称符号单位kg/m密度是金属材料的特性之一，它表示某种金属3物材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不相理同的。在机械制造业上，通常利用“密度”来计算性密度γ零件毛坯的质量（习惯上称为质量）。金属材料的能g/cm3密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质指量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空标和宇航工业制件具有特别重要的意义弹性模量EMPa金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时（符合虎克定律），这个比例系数就称为弹性模量。根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量（E）和切变模量（G），弹性模量的大小，相当于引起物体单位弹变形时所需应力之大小，所以，它在工程技术上是性切变模量GMPa衡量材料刚度的指标，弹性模量愈大，刚度也愈大，指亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形愈小。任标何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量大的材料比例极限σpMPa指伸长与负荷成正比地增加，保持直线关系，（Rp）当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的%或%、%、%时的应力，规定为比例极限这是表示金属材料最大弹性的指标，即在弹性变形阶段，试样不产生塑性变形时所能承受的最大弹性极限σeMPa应力，它和σ一样也很难精确测定，一般多不进行p测定，而以规定的σ数值代替之p指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积强度极限σMPa上所能承受的最大载荷抗拉强度σbMPa指外力是拉力时的强度极限，它是衡量金属材（Rm）料强度的主要性能指标σbb指外力是弯曲力时的强度极限抗弯强度或MPaσw强σbe指外力是压力时的强度极限，压缩试验主要适抗压强度或MPa用于低塑性材料，如铸铁等度性σy抗剪强度τMPa指外力是剪切力时的强度极限能指抗扭强度τMPab指外力是扭转力时的强度极限标金属材料受载荷时，当载荷不再增加，但金属屈服点σsMPa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，叫屈服点金属材料发生屈服现象时，为便于测量，通常屈服强度σMPa按其产生永久残余变形量等于试样原长%时的应力作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限”指金属材料在一定的高温条件下，经过规定时持久强度工作温度MPa时间h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工作温度变量量(%)蠕变极限MPa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定的数值，此时所能承受的最大应力，称为蠕变极限用淬硬小钢球或硬质合金球压入金属材料表面，以其压痕面积除加在钢球上的载荷，所得之商，以相应的试验压力，经规定保持时间后即为金属材布氏硬度HBSkgf/料的布氏硬度数值。使用钢球测定硬度小于等于（GB/T231HBWmm2450HBS。使用硬质合金球测定硬度小于等于650HBW—1984）当试验力单位为N时，布氏硬度值为：硬HB0.1022FD(DDd)22度硬度硬度符号压头类型总试验力F洛氏硬度范围性标尺能AHRA金刚石圆锥20～88HRA洛氏指BHRB1.5875mm钢球20～100HRB硬度标CHRC金刚石圆锥20～70HRC（GB/TDHRD金刚石圆锥40～77HRD230EHRE3.175mm钢球70～100HRE—FHRF1.5875mm钢球60～100HRF1991）GHRG钢球30～94HRGHHRH3.175mm钢球80～100HRHKHRK3.175mm钢球40～100HRK硬维氏硬度用～以内的载荷，将顶角为136的金刚石四方0HVMPa度（GB/T—角锥体压头压入金属材料的表面，以其压痕面积除性1999）载荷所得之商，即为维氏硬度值，HV只适用于测定能很薄（～0.5mm）的金属材料，或厚度为～0.05mm指的零件表面硬化层（如镀铬、渗碳、氮化、碳氮共标渗层等）的硬度维氏硬度机测得的压痕，轮廓清晰，数值比较准确利用一定质量（2.5g）的钢球或金刚石球，自一定的高度（一般为254mm）落下，撞击金属后，肖氏硬度球又回跳到某一高度，此高度为肖氏硬度值，其优HSC（GB/T4341点是在金属表面上不留下伤痕，故适用于测定表面HSD—2001）光滑的一些精密量具或精密零件，也常用来测定大型零件。缺点是测定数值不够准确，现在很少使用××HSC（目测型），××HSD（指示型）表示法金属材料受外力作用被拉断以后，在标距内总伸长率δ（A）伸长长度同原来标距长度相比的百分数，称为伸长1=5d0δ（A）5%率。根据试样长度的不同，通常用符号δ或δ来5101=10d0δ（）10表示；δ是试样标距长度为其直径5倍时的伸长率，5δ是试样标距长度为其直径1O倍时的伸长率10塑金属材料受外力作用被拉断以后，其横截面的性缩小量与原来横截面积相比的百分数，称为断面收指断面收缩率ψ（Z）%缩率δ、ψ的数值愈高，表明这种材料的塑性愈好，标易于进行压力加工冲击韧度αKUJ/cm2冲击韧度是评定金属材料于动载荷下承受冲或αKV击抗力的力学性能指标，通常都是以大能量的一次冲击吸收功AKUJ冲击值（α或α）作为标准的。它是采用一定尺KUKV或寸和形状的标准试样，在摆锤式一次冲击试验机上AKV来进行试验，试验结果，以冲断试样上所消耗的功（A或AKUKV）与断口处横截面积（F）之比值大小来衡量。冲击试样的基本类型有：梅氏、夏氏、艾氏、DVM等数种，我国目前一般多采用GB/T229—1994《夏比缺口冲击试样》为标准试样，其形状、尺寸和试验方法参见标准中的规定。由于α值的大小，K不仅取决于材料本身，同时还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化，因而α值只是一个K相对指标。目前国际上许多国家直接采用冲击功AK作为冲击韧度的指标金属材料在交变负荷的作用下，经过无限次应疲力循环而不致引起断裂的最大循环应力，称为疲劳劳疲劳极限极限或称极限疲劳强度性（或称疲劳能指强度）σ-1σ-1nMPaσ——表示光滑试样的对称弯曲疲劳极限-1σ-1n——表示缺口试样的对称弯曲疲劳极限按我国国家现行标准，一般金属材料采用107标循环次数而不断裂的最大应力来确定其疲劳极限平面应变N/断裂韧度是衡量金属材料在裂纹存在情况下断裂断裂韧度KICmm3/2抵抗脆性开裂能力的指标，它是现代断裂力学在分析高强度材料使用过程中，发生一系列技术事故的韧基础上而提出的一个新的重要的力学性能指标。根度据材料的断裂韧度和用无损探伤方法确定的内部性条件断裂N/能KO韧度mm3/2缺陷存在的情况，可以预知零件在工作过程中有无脆性断裂的危险，从而采取合金化与热处理等措指施，以满足使用性能的要求断裂韧度是强度和塑性标的综合指标，它是在裂纹试样上测得的；而传统的五大力学指标中的强度指标σ、σ。与塑性指标sbδ、ψ以及韧性指标α是分开的，它们都是由光滑K或带缺口的试样上测得的。两者各代表不同条件下的材料性能，其应用场合也不同。前者主要适用于高强度材料，或者即使是普通强度的材料，但具体的服役条件有可能促使零件脆断的场合，对一般机械零件使用的具有普通强度和足够塑性、韧性的材料，当断面尺寸不是太大，破坏形式主要是韧性断裂时，仍可沿用传统的五大力学性能指标，无须提出断裂韧性的要求K金属材料由固态转变为液态时的熔化温度，称为熔点。根据熔点的不同，金属材料可分为低熔点熔点金属、高熔点金属（或难熔金属）两大类。对于热℃加工材料来说，熔点是制定热加工工艺规范的重要依据之一单位质量的某种物质，在温度升高1K（或1℃）热J/时吸收的性比热容C（kg热量，或者温度降低1K（或1℃）时所放出的热量，能·K）叫做这种物质的比热容比热容也是制定金属材料指热加工工艺规范时的一项重要工艺参数标在单位时间内，当沿着热流方向的单位长度上温度降低1K（或1℃）时，单位面积容许导过的热W/量，叫做这种材料的热导率或导热系数，实验得知，热导率λ（m·所导过的热量与温度梯度，热传递的横截面积及持K）续时间成正比。因此，所谓热导率，就是热流量密度（q）除以温度梯度（dt/dn）热导率标志着物质传导热的能力。热导率大的材料，它的导热性就好；反之，则差，所以它是衡量金属材料导热性能好坏的一个主要性能指标金属材料温度每升高1℃所增加的长度与原来长度的比值，称为线胀系数。它是衡量金属材料热膨胀性大小的性能指标。K-1线胀系数大的材料，它在受热后的膨胀性就线胀系数α（1/K大，反之则小。金属的热膨胀系数的数值不是一个）固定值；随着温度的增高，其数值也相应增大。对钢来说，线胀系数的数值一般在（10～20）×10/K-6的范围之内电阻率是计算和衡量金属材料在常温下（20℃时）电阻值大小的性能指标。电阻率大，表明这种电阻率ρΩ·m材料的电阻也大，其导电性能就差；反之，导电性能也就好电阻率的倒数，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，流过单位电电导率γS/m面积的电流。电导率是表示导体导电能力的性能指性标，电导率越大，电阻率就越小，那么这种材料的能导电性能就越好；反之，则其导电性就不好指电阻随温度而变化的比例常数，就叫做电阻温标度系数，它是计算和衡量金属材料在各个不同温度下电阻值大小的主要依据。纯金属及大多数合金，电阻温度系数αpΩ/℃其电阻皆因温度的增高而增加，碳和电解质的电阻，多因温度增高而降低；某些特制的合金，如铜锰镍合金，其电阻几乎不受温度增减的影响。利用这一特性，可以制成各种不同用途的电阻合金