材料科学与工程基础 教学课件 作者 顾宜 主编第四章第三讲.ppt

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1、HardnessFrictionandWearFatigueCreep4-1-6、4-1-7和4-1-8材料的其他力学性能4-1-6硬度(hardness)材料抵抗表面形变的能力，抵抗外物压入表面硬度同材料的抗张强度、抗压强度和弹性模量等性质有关测定方法：（1）压痕(压力)硬度法——主要表征材料对变形的抗力；布氏硬度、洛氏硬度维氏硬度。显微硬度（2）回跳硬度法——表征材料弹性变形功的大小；（3）刻痕（刻划）硬度法（非金属矿物，10-金刚石）。表征材料对破裂的抗力。1、布氏硬度单位压痕表面积S上所承受的平均压力HB=P/S=P/.h.D=2P/{.D.[D-(D2–d2)1/2]}主

2、要优点：数值统一，分散性小而重复性好。能较好地反映出较大范围内材料各组成相的综合平均性能。对有较大晶粒或组成相的材料仍能适用。试样过薄以及要求大量快速检测、弹性变形较大时受到限制。P/D2为定值2、洛氏硬度HR=K-t/0.002K为常数,100,130t为压痕深度优点：检测上限高于布氏硬度；压痕小，不损伤零件的表面。操作迅速，直接读数，效率很高。适用于大量生产中的工序控制和成品检测。缺点：压痕小可使所测数据缺乏代表性。不同标尺的洛氏硬度值是不可比的。压头有两种：圆锥角是120度的金刚石圆锥体。直径D=1.588mm的淬火钢球。t=h1-h2九种标尺M60kg0.635mm高硬度R10

3、0kg1.27mm低硬度3.维氏硬度单位压痕面积上承受的名义应力值HV=2Psin(136/2)/d2=1.8544P/d2金刚石的四方角锥体，四方角锥体两相对面间的夹角为136，针对布氏硬度和洛氏硬度两方面的缺点而设计的测量范围较宽4.显微硬度（陶瓷）5.肖氏硬度HS=K.h/h0橡胶硬度常用邵式硬度计测量。橡胶制品的硬度范围一般为A40-90。塑料的硬度可以用布氏硬度或洛氏硬度法测定。硬度值取决于材料的弹性性质材料弹性模量相同时可比较操作简便，测量迅速，压痕小塑性形变吸收能量6、材料的硬度陶瓷高硬度金属原子结构、成分硬度变化大钢等高分子低硬度决定于材料的固有本性化学键强，材料的

4、硬度一般就高，共价键离子键>金属键>氢键>范氏键结构愈密，分子间作用力愈强的材料其硬度愈高，晶体类型、结晶与非晶低温,材料的硬度越高表4-1-7一些材料的硬度数据材料布氏硬度值硬度P/D2洛氏P=100kgM1/16硬度P=60kgM1/8钢及铸铁<1401401030钢及其合金<3535~130>13051015轻金属及其合金<3535~80>801.25，2.55，10，1510，15铅、锡1，1.25高压聚乙烯40-70-2510低压聚乙烯-20聚氯乙烯14-1760130聚丙烯-80-95聚苯乙烯66124酚醛塑料（填充）30116-尼龙66108ABS8-1070101-

5、118聚甲醛10-1194120聚碳酸酯9-1075118聚砜10-1369120聚四氟乙烯10-1378118聚甲基丙烯酸甲酯10-1372125聚酯树脂72124聚偏二氯乙烯-92醋酸纤维251154-1-7摩擦和磨损(frictionandWear)机器工作效率和准确度降低1.摩擦与磨损的概念摩擦摩擦力摩擦系数滑动摩擦滚动摩擦磨损磨损机制2.摩擦滑动摩擦系数为：u=F/P粘合摩擦系数：u=S/PmS—材料的剪切强度，Pm—材料塑性流动的抗压强度弹性摩擦系数：u=K.S.PX-1.E-XE—杨氏模量；K—与实际接触面积的分布、形状和大小相关的常数；X1。2.摩擦滑动摩擦系数为：u

6、=F/P粘合摩擦系数：摩擦力为剪断粘接点所需的功。F=Ar.S如果接触点的形变是属于塑性的Ar=P/Pmu=S/Pm弹性摩擦系数：u=K.S.PX-1.E-XE—杨氏模量；K—与实际接触面积的分布、形状和大小相关的常数；X1。Ar—实际接触面积；S—材料的剪切强度。Pm—材料塑性流动的抗压强度影响摩擦系数的因素：A两材料表面的相对硬度B两表面的凹凸不平程度C环境温度D滑动速度E高聚物的极性。常用塑料，除PTFE以外，在无油润滑时与钢摩擦的摩擦系数均在0.3~0.5之间。高分子材料的低摩擦系数与分子结构相关硬质高分子材料（塑料）的摩擦系数随着温度的上升而增大橡胶的摩擦系数随着温度的升高

7、而降低。表4-1-9材料的摩擦系数高分子材料高分子对金属高分子对高分子聚氯乙烯0.4~0.9聚苯乙烯0.4~0.5改性聚苯乙烯0.38聚甲基丙烯酸甲酯0.250.4~0.50.40.4~0.6尼龙660.3（0.36）尼龙60.39低密度聚乙烯0.33~0.60.6~0.80.33~0.60.1高密度聚乙烯0.23聚偏氯乙烯0.68~1.8聚氟化乙烯聚三氟氯乙烯0.58聚四氟乙烯0.04~0.100.10~0.150.04酚醛树脂0.61橡胶0