老了，越來越感覺讀書學(xué)習(xí)什么的要?jiǎng)觿?dòng)筆頭了。也好，社區(qū)這個(gè)平臺(tái)，也挺適合做筆記這樣的事情的。
, X. _$ j; k' n從今天起，我會(huì)定期寫自己的讀書雜談，既是一種筆記，也是一種雜談。一來可以幫助記憶；二來，也能引發(fā)社友們對(duì)相關(guān)問題的討論。也算是一舉兩得吧。9 P5 o* w$ h, K6 I
因?yàn)樽x書的過程中會(huì)出現(xiàn)由易入難或者同其他學(xué)科重疊的情況，因此有些部分會(huì)比較乏味，有些部分有會(huì)一帶而過，在專項(xiàng)學(xué)科里詳述。$ w; [+ O* @) l' N
2 a, Y. k) @- j: Y5 v讀書：《金屬材料及熱處理》 陸大纮 許晉堃 合編
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) Y! Z7 A/ ?9 ]9 s8 k6 ?1 P6 Y 雜談一: b8 Y: R: A+ [- Z
# g5 T3 F8 K; J3 t金屬材料的機(jī)械性能
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金屬材料有兩類性能，使用性能和工藝性能。使用性能包括機(jī)械（力學(xué)）性能，物力性能，化學(xué)性能。工藝性能包括各種在制造加工中的特性。作為設(shè)計(jì)人員，接觸較多的是使用性能，作為制造人員，接觸更多的則是工藝性能。當(dāng)然，這并不是說設(shè)計(jì)人員不應(yīng)關(guān)注使用性能。例如，你設(shè)計(jì)一個(gè)鑄件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部纖細(xì)或者很薄，這種情況下，你就不能選擇流動(dòng)性不佳的材料。同樣，考慮的加工，在設(shè)計(jì)過程中，也需要考慮各種工藝的先后結(jié)合次序，更甚者，你需要了解和計(jì)算相應(yīng)的變形量或者基體量。比如調(diào)制X70鋼，你就需要計(jì)算淬透層厚度，然后確定最終成型尺寸是否能夠保證淬硬層的存在。簡單想這些，繼續(xù)說使用性能。雖然多數(shù)時(shí)候，設(shè)計(jì)人員用到的是機(jī)械性能，但并不排除你需要考量物理性能和化學(xué)性能的可能。比如面對(duì)工作溫差大的環(huán)境，你就需要考量材料本身的熱漲影響。又比如對(duì)于高蠕變材料，你就要考慮你的應(yīng)用場合是否對(duì)尺寸有嚴(yán)格的要求。另外，對(duì)于化學(xué)性能，你則經(jīng)常會(huì)在需要考慮抗腐蝕環(huán)境中嚴(yán)格考量。4 b2 `! v. M6 `; y+ s3 h# d
# ?" h3 i4 [& Z, f( U$ T于是，繼續(xù)書中的內(nèi)容，研究材料的機(jī)械性能。
( j7 [. F2 A3 S對(duì)于材料機(jī)械性能的使用，最常用的一個(gè)圖就是材料的拉伸試驗(yàn)圖。比如下面的低碳鋼拉伸圖。0 C( Q; p# } w8 `
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上圖是典型的低碳鋼拉伸情況。對(duì)于這個(gè)圖，需要注意和理解其中的關(guān)鍵位置。
m+ T' Q; R# T- D# _: o比如，c點(diǎn)為大量塑性變形的起始拉力點(diǎn)。b點(diǎn)為小塑性變形的起始的點(diǎn)（一般屈服強(qiáng)度考量點(diǎn)）。a點(diǎn)為非線性彈性變形起始點(diǎn)。B點(diǎn)為最大抗拉強(qiáng)度點(diǎn)，K點(diǎn)為斷裂點(diǎn)等。針對(duì)不同的區(qū)間段，就會(huì)設(shè)計(jì)到不同的應(yīng)用。
: F) [" R5 {" x. `6 t; ?既然有低碳鋼這樣的塑性材料，就也有表象不同的其他材料。比如中高碳鋼的拉伸曲線中屈服段就很小，因此其屈服強(qiáng)度是由0.2%的微塑性變形點(diǎn)為考量點(diǎn)。再比如灰口鐵這樣的脆性材料，幾乎沒有塑性變形。因此，在使用中對(duì)不同性質(zhì)的材料需要有不同的考慮。這里便引入一個(gè)考量依據(jù)：屈強(qiáng)比。即屈服強(qiáng)度同抗拉強(qiáng)度的比值。這個(gè)值越高，材料的有效利用率就越高。但是對(duì)于個(gè)別場合，這個(gè)值又不能太高。比如建筑用鋼材，你就必須留有足夠小的屈強(qiáng)比，其原因就是保證當(dāng)發(fā)生問題是，材料會(huì)先屈服，不會(huì)立刻斷裂，給建中的人們以足夠的時(shí)間逃離。
2 f {! _2 o; M X插點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)。
# k F+ J7 G# Y2 a; Q１。關(guān)于延伸率。延伸率的大小與試樣尺寸有關(guān)。為了便于比較，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)個(gè)固定，試驗(yàn)長度一般為其直徑的５倍和10倍。而斷面收縮率則與尺寸無關(guān)。. Q3 n+ Q: ^- y- g7 v2 z5 [2 [' x, a
2。材料的斷面有兩種形式，即韌斷與脆斷。韌斷時(shí)，斷口有塑性變形，比如低碳鋼呈星杯錐狀，縮徑明顯，心部有顯微空隙，斷口為纖維裝，灰色無光澤。脆斷斷口沒有塑性變形，斷口平齊，有金屬光澤，呈晶狀或瓷狀。
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b" Z4 J& Y4 J- j然后是剛度和彈性。剛度是指材料受力時(shí)抵抗彈性變形的能力。剛度的大小由楊式模量E代表。記得之前壇子里有很多關(guān)于剛度和硬度的詢問帖。呵呵。其實(shí)那些誤解都是對(duì)材料本身性質(zhì)理解混亂造成的。不過這里先不說了，下面說道硬度的時(shí)候再詳細(xì)敘述。
3 g9 D( J7 S. N# s關(guān)于沖擊韌性ak。沖擊韌性是沖擊破壞所消耗的功同試樣斷口截面積的比值，單位是焦耳/平方厘米。沖擊韌性是判斷材料抵抗沖擊載荷能力的重要標(biāo)準(zhǔn)。影響材料沖擊韌性的因素有很多，如材料的顯微組織和化學(xué)成分，溫度，表面質(zhì)量等。其中，溫度上更有需要注意的部分，即材料的冷脆性。
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再有就是硬度。* Z3 S/ y0 K. v- |. W0 Z0 ]
硬度是金屬表面抵抗外物壓入得能力。硬度不是單純的物理量綱，而是反映彈性、強(qiáng)度、與塑性等的綜合性能指標(biāo)。于是，這里就可以討論前面提到的硬度和剛度的問題了。硬度與彈性相關(guān)，但卻不是簡單的對(duì)應(yīng)。其實(shí)可以這么理解，當(dāng)一種材料確定后，其剛度（彈性）就是一定的了。這種一定性決定了在彈性變形范疇內(nèi)，你施加的力和變形量一定是一個(gè)固定的常量，即E。如果用前面的材料拉伸曲線來說明的話，就是0a段的斜率是固定的。無論你如何提高a點(diǎn)的值，這個(gè)斜率不會(huì)在變化，也就是剛度一定。當(dāng)然，這里說的剛度一定是有前提的，即材料的形狀尺寸是固定的。于是，在這種情況下，你可以做表面淬火，提高表面硬度，等于提高了a點(diǎn)的值，但卻并不改變0a段的斜率。這樣來看就很直觀了。
0 F. Z1 t U8 u* d1 I" S0 A& C繼續(xù)說硬度，說硬度的幾種試驗(yàn)測(cè)定。
: s K9 j5 \' w% A1。布氏硬度。
7 r. {$ _+ ?/ C& @, V% P布氏硬度以直徑為D的鋼球測(cè)試在壓力P 下壓入金屬表面后其壓痕直徑的大小，已此判定硬度的高低。對(duì)于D和P，對(duì)于鋼鐵來說，P=30D^2。常用鋼球直徑為10/5/2.5毫米。P值為3000/750/187.5kg。對(duì)于有色金屬，P=10D^2（銅合金）或P=2.5D^2（鋁或軸承合金）。# _# `7 x5 i& g; z0 U, G3 E' B
9 d: r/ r: L& }2。洛氏硬度。洛氏硬度根據(jù)壓痕深度測(cè)定硬度。根據(jù)壓頭和壓力的不同，洛氏硬度分為B，C兩種。洛C適用于HRC20以上硬度的標(biāo)定，20以下，應(yīng)改用HRB或者布氏硬度。
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8 W) n" ]+ p& w, n( g* B- i3。維氏硬度。維氏硬度根據(jù)136度金剛石方錐測(cè)定壓痕對(duì)角線長度判定硬度。適用于薄共建與滲碳層、氮化層等表面硬化層的硬度測(cè)量。$ j0 {/ b, X+ u- B( h- @2 O
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最后，關(guān)于疲勞強(qiáng)度。這里不具體闡述了。后面專門研究疲勞時(shí)再細(xì)述。4 v2 U3 N3 }/ ^, t
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OK，雜談第一次，大概就這些。
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發(fā)表于 2014-11-10 10:45:34
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