金属材料的力学性能.ppt

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1、金属材料的力学性能学习内容:常用力学性能的定义、测定原理与方法、使用范围等。知识目标:1、熟悉力学性能的基本概念。2、准确理解静拉伸曲线。3、强度、塑性、硬度、韧性的表示方法和应用。能力目标:强度、塑性、硬度、韧性指标的表示方法和实际应用；通过实验初步掌握强度、塑性和硬度的测定方法。重点与难点:重点：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等概念及其表示方法和工程意义。难点：多冲抗力与疲劳强度的理解。学习前述：金属材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能。一般机械零件常以力学性能作为设计和选材的依据。金属材料的力学性能是指材料在力作用下所显示的性能（又指

2、金属在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力－应变关系的性能）。主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。1强度和塑性1.1强度强度是指金属材料抵抗塑性变形（永久变形）和断裂的能力。抵抗塑性变形和断裂的能力越大，则强度越高。强度判据是通过拉伸试验测定的。拉伸试验方法是用静拉伸力对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量力和相应的伸长，直至断裂。根据测得的数据据，即可求出有关的力学性能。1.1.1拉伸试样右图中d0为试样的直径，L0为标距长度。按国家标准，拉伸试样有长试样（L0＝10d0）和短试样（L0＝5d0）两种。1.1.2拉伸曲线右图是低碳钢的力-伸

3、长曲线，图中纵坐标表示力拉伸力F，单位为N；横坐标表示绝对伸长量Δl，单位为mm。当载荷不超过Fe时，拉伸曲线OE为一斜直线，即试样的伸长量与拉伸力（载荷）成正比。如果卸除拉伸力，试样能完全恢复到原来的形状和尺寸，材料处于弹性变形阶段。当拉伸力超过Fe后，试样将进一步伸长，此时若卸除拉伸力，试样不能恢复到原来的形状，这种拉伸力消失后仍继续保留的变形叫做塑性变形。当拉伸力达到Fs时，拉伸力不增加，试样的变形仍继续进行，这种现象称为屈服。当拉伸力继续增加到某一最大值Fb时，试样的局部截面缩小，产生“缩颈”现象。此后，变形主要集中在缩颈处，所能承受的拉视频101伸

4、力迅速下降，达到Fk时，试样在缩颈处断裂。1.1.3强度指标试样受到外力作用时，在其内部产生大小与外力相等而方向相反的相互作用力，称为内力。单位截面积上的内力称为应力，拉伸时的应力用符号σ表示。1）弹性极限弹性极限是指试样产生完全弹性变形时所能承受的最大拉应力，用σe表示。2）屈服点（又称屈服强度）屈服点是指试样产生屈服现象时的最小应力，用σs表示。对于低塑性材料或脆性材料，由于屈服现象不明显，常以产生一定的微量塑性变形（一般以残余变形量达到0.2%Lo）的应力为屈服点，用σ0.2表示，称条件屈服强度。3）抗拉强度抗拉强度是指试样断裂前能够承受的最大拉应力，

5、用σb表示。工程上所用的金属材料，不仅希望具有较高的屈服强度σＳ，还希望具有一定的屈强比（σＳ/σb）。屈强比越小，零件可靠性越高，使用中超载不会立即断裂。但屈强比太小，则材料强度的有效利用率降低。一般在性能允许的情况下，屈强比在0.75左右较为合适。静拉伸试验视频1-12硬度金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力称为硬度，是衡量材料软硬程度的判据，它表征材料抵抗表面局部弹性变形、塑性变形或抵抗破坏的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。　　硬度是金属材料重要性能之一。由于测定硬度的试验设备比较简单，操作方便、迅速，又属无损检验，故在生产上和科研中得到广泛应

6、用。　　测定硬度的方法比较多，其中常用的硬度测定法是压入法，即用一定的静载荷（试验力）把压头压在金属表面上，然后通过测定压痕的面积或深度来确定其硬度。常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。压入法度硬试验原理动画01-102.1布氏硬度布氏硬度是用单位压痕面积的力作为布氏硬度值的计量即试验力除以压痕表面积，符号用HBS（用淬火钢球压头）或HBW（用硬质合金压头）表示，即：布氏硬度表示方法：硬度值一般不标单位。当压头为淬火钢球时，用HBS表示；当压头为硬质合金时，用HBW表示。符号HBS或HBW之前写出硬度值，符号后面用数字依次表示压头直径、试

7、验力及试验力保持时间（10～15s不标）等试验条件。例如，150HBS10/1000/30。一般在零件图或工艺文件上标注材料要求的布氏硬度时，不规定试验条件，只需标出要求的硬度值范围和硬度符号，如210～230HBS。布氏硬度试验的优缺点：优点是测定的数据准确、稳定、数据重复性强，常用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。缺点是对不同材料需要更换压头和改变载荷，且压痕较大，压痕直径的测量也较麻烦，易损坏成品的表面，故不宜在成品上进行试验。布氏硬度试验视频1022.2洛氏硬度洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏硬度值的计量即，符号用HR表示，其计算公式为：洛

8、氏硬度试验视频103洛氏硬度压头类型：淬火钢球压头多