老了，越来越感觉读书学习什么的要动动笔头了。也好，社区这个平台，也挺适合做笔记这样的事情的。9 _$ l4 R7 T5 P0 I) H0 W w& ?
从今天起，我会定期写自己的读书杂谈，既是一种笔记，也是一种杂谈。一来可以帮助记忆；二来，也能引发社友们对相关问题的讨论。也算是一举两得吧。+ S# B6 N1 l" K. a
因为读书的过程中会出现由易入难或者同其他学科重叠的情况，因此有些部分会比较乏味，有些部分有会一带而过，在专项学科里详述。
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读书：《金属材料及热处理》 陆大纮 许晋堃 合编
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杂谈一
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9 M" O5 H) [( o8 W, L1 A% i金属材料的机械性能% U/ M: x& E p: [$ b
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金属材料有两类性能，使用性能和工艺性能。使用性能包括机械（力学）性能，物力性能，化学性能。工艺性能包括各种在制造加工中的特性。作为设计人员，接触较多的是使用性能，作为制造人员，接触更多的则是工艺性能。当然，这并不是说设计人员不应关注使用性能。例如，你设计一个铸件，结构复杂，局部纤细或者很薄，这种情况下，你就不能选择流动性不佳的材料。同样，考虑的加工，在设计过程中，也需要考虑各种工艺的先后结合次序，更甚者，你需要了解和计算相应的变形量或者基体量。比如调制X70钢，你就需要计算淬透层厚度，然后确定最终成型尺寸是否能够保证淬硬层的存在。简单想这些，继续说使用性能。虽然多数时候，设计人员用到的是机械性能，但并不排除你需要考量物理性能和化学性能的可能。比如面对工作温差大的环境，你就需要考量材料本身的热涨影响。又比如对于高蠕变材料，你就要考虑你的应用场合是否对尺寸有严格的要求。另外，对于化学性能，你则经常会在需要考虑抗腐蚀环境中严格考量。 `) r* x# ~& p i" N0 h
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于是，继续书中的内容，研究材料的机械性能。: L7 o- l E G) K# n5 H$ E0 h! I: l2 T
对于材料机械性能的使用，最常用的一个图就是材料的拉伸试验图。比如下面的低碳钢拉伸图。" ~6 [4 s' C. D. G1 L
: q& Z* O! @1 }# v" O上图是典型的低碳钢拉伸情况。对于这个图，需要注意和理解其中的关键位置。7 `7 l$ a P" K: p, b
比如，c点为大量塑性变形的起始拉力点。b点为小塑性变形的起始的点（一般屈服强度考量点）。a点为非线性弹性变形起始点。B点为最大抗拉强度点，K点为断裂点等。针对不同的区间段，就会设计到不同的应用。: j0 U C+ T; O5 O' s$ }
既然有低碳钢这样的塑性材料，就也有表象不同的其他材料。比如中高碳钢的拉伸曲线中屈服段就很小，因此其屈服强度是由0.2%的微塑性变形点为考量点。再比如灰口铁这样的脆性材料，几乎没有塑性变形。因此，在使用中对不同性质的材料需要有不同的考虑。这里便引入一个考量依据：屈强比。即屈服强度同抗拉强度的比值。这个值越高，材料的有效利用率就越高。但是对于个别场合，这个值又不能太高。比如建筑用钢材，你就必须留有足够小的屈强比，其原因就是保证当发生问题是，材料会先屈服，不会立刻断裂，给建中的人们以足够的时间逃离。4 ~; m! J/ b6 s+ @+ a2 ~/ i( r
插点知识点。/ s' K0 y, I) a* N( O5 A
１。关于延伸率。延伸率的大小与试样尺寸有关。为了便于比较，根据标准个固定，试验长度一般为其直径的５倍和10倍。而断面收缩率则与尺寸无关。
0 w; J' M& g' H2 s$ X5 e6 H# H/ r+ }! q2。材料的断面有两种形式，即韧断与脆断。韧断时，断口有塑性变形，比如低碳钢呈星杯锥状，缩径明显，心部有显微空隙，断口为纤维装，灰色无光泽。脆断断口没有塑性变形，断口平齐，有金属光泽，呈晶状或瓷状。3 @; C2 |2 G* L
3 p* V0 [ f( r( n4 c然后是刚度和弹性。刚度是指材料受力时抵抗弹性变形的能力。刚度的大小由杨式模量E代表。记得之前坛子里有很多关于刚度和硬度的询问帖。呵呵。其实那些误解都是对材料本身性质理解混乱造成的。不过这里先不说了，下面说道硬度的时候再详细叙述。- Y' L, Y+ F& u7 U0 _) p
关于冲击韧性ak。冲击韧性是冲击破坏所消耗的功同试样断口截面积的比值，单位是焦耳/平方厘米。冲击韧性是判断材料抵抗冲击载荷能力的重要标准。影响材料冲击韧性的因素有很多，如材料的显微组织和化学成分，温度，表面质量等。其中，温度上更有需要注意的部分，即材料的冷脆性。
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3 ?# @2 T8 X$ \' s* X, W# o" b再有就是硬度。
9 U2 u( J: w) r4 \硬度是金属表面抵抗外物压入得能力。硬度不是单纯的物理量纲，而是反映弹性、强度、与塑性等的综合性能指标。于是，这里就可以讨论前面提到的硬度和刚度的问题了。硬度与弹性相关，但却不是简单的对应。其实可以这么理解，当一种材料确定后，其刚度（弹性）就是一定的了。这种一定性决定了在弹性变形范畴内，你施加的力和变形量一定是一个固定的常量，即E。如果用前面的材料拉伸曲线来说明的话，就是0a段的斜率是固定的。无论你如何提高a点的值，这个斜率不会在变化，也就是刚度一定。当然，这里说的刚度一定是有前提的，即材料的形状尺寸是固定的。于是，在这种情况下，你可以做表面淬火，提高表面硬度，等于提高了a点的值，但却并不改变0a段的斜率。这样来看就很直观了。
! D/ B$ d! h( r( H3 {) ^% K继续说硬度，说硬度的几种试验测定。
4 G# Q W# {% B& `, p1。布氏硬度。
" g2 R K1 z! |! {" H布氏硬度以直径为D的钢球测试在压力P 下压入金属表面后其压痕直径的大小，已此判定硬度的高低。对于D和P，对于钢铁来说，P=30D^2。常用钢球直径为10/5/2.5毫米。P值为3000/750/187.5kg。对于有色金属，P=10D^2（铜合金）或P=2.5D^2（铝或轴承合金）。, [/ U; `* p% l" C
; `$ p! c! z8 y7 Y6 d9 r2。洛氏硬度。洛氏硬度根据压痕深度测定硬度。根据压头和压力的不同，洛氏硬度分为B，C两种。洛C适用于HRC20以上硬度的标定，20以下，应改用HRB或者布氏硬度。* W) m- w8 ~" j( j5 p
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3。维氏硬度。维氏硬度根据136度金刚石方锥测定压痕对角线长度判定硬度。适用于薄共建与渗碳层、氮化层等表面硬化层的硬度测量。9 L( i1 s- O, b' D
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最后，关于疲劳强度。这里不具体阐述了。后面专门研究疲劳时再细述。
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OK，杂谈第一次，大概就这些。* ^& v. f% |9 \$ S$ Z }
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发表于 2014-11-10 10:45:34
