船舶焊接工艺-船舶材料与焊接第一章.pptx

第一章船舶材料基础第一节金属的力学性能一、强度和塑性2.拉伸过程拉伸试样的颈缩现象op段：比例弹性变形阶段。

pe段：非比例弹性变形阶段。

平台或锯齿（s段）：屈服阶段，明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。

sb段：均匀塑性变形阶段，是强化
阶段。

b点：形成了“缩颈”，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。。

bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。（二）常用强度性能指标

强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。工程上常用的强度指标有σ0.2（σs），σb表示。

(1)屈服点与屈服强度:

屈服点：产生明显塑性变形的最低应力值.

σs=Fs/S0

符号：σs：材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）
S0：试样原始横截面积（mm）

它表示材料抵抗断裂的能力。

（三）塑性:
是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。常用的塑性指标
是材料断裂时最大相对塑性变形，如ψ，δ表示。练习题一练习题二练习题二二、硬度（一）布氏硬度HB(Brinell-hardness)2、布氏硬度值
用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。
符号HBS(淬火钢球)或HBW(硬质合金球)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1000k（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。

3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高
（3）不测试成品与薄件
（4）测量费时，效率低

4、测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.

（二）洛氏硬度HR(Rockwllhardness)2、洛氏硬度值
用测量的残余压痕深度表示。
可从表盘上直接读出，如：50HRC。

3、优缺点
（1）试验简单、方便、迅速
（2）压痕小，可测成品，薄件
（3）数据不够准确，应测三点取平均值
（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。

4、测量范围
用于测量淬火钢、硬质合金等材料.
（三）维氏硬度HV(diamondpenetratorhardness)2、维氏硬度值
用压痕对角线长度表示。如：640HV。

3、优缺点
（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）
（2）可测成品与薄件
（3）试样表面要求高，费工。

4、测量范围
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
HV≈HBS
三、冲击吸收功冲击试验机试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:

Ak=mgH–mgh(J)

冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的
冲击功。

对一般常用钢材来说，所测冲击吸收功AK越大，材料的韧性越
好。实验表明，AK随温度的降低而减小；在某一温度范围，材料的
AK值急剧下降，表明材料由韧性状态向脆性状态转变，此时的温度
称为韧脆转变温度。四、疲劳极限(fatiguestrength)四、疲劳极限(fatiguestrength)钢材的循环次数一般取N=107
有色金属的循环次数一般取N=108

钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:
σ-1=(0.45～0.55)σb

1943年美国T-2油轮发生断裂第二节金属的晶体结构与结晶一、晶体的基本知识非晶体的特点是：
1、原子在三维空间呈不规则的排列。
2、没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变
为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青等。
3、各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同
性。
（二）晶体结构的基本概念
晶格与晶胞
（三）常见金属的晶格类型

1、体心立方晶格

每个晶胞原子数n=8×1/8+1=2(个)

属于体心立方晶格类型的金属有α-Fe（912℃以下的钝铁）、铬、钼、钨等
2、面心立方晶格

每个晶胞中的原子数为n=8×1/8+6×1/2=4(个)

属于面心立方晶格类型的金属有γ-Fe（1394－912℃的
铁）、铝、铜、银等。

体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的强度高
于前者。
3、密排六方晶格

密排六方晶胞中的原子数n=12×1/6+2×1/2＋3=6(个)

属于密排六方晶格类型的金属有Mg、Zn、Cd、α-Ti等。
（四）晶体结构的致密度
晶体结构的致密度是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比，可用来原子排列的紧密程度进行定量比较。
在体心立方晶胞中，含有2个原子。这2个原子的体积为2×（4／3）πr3，式中r为原子半径。故体心立方晶格的致密度为：2个原子的体积与晶胞体积之比等于0.68。

这表明在体心立方晶格中，有68％的体