工程材料与机械制造基础--第二章-材料主要性能.ppt

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1、工程材料与机械制造基础第二版课件使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。第2章金属材料的主要性能材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。当外力去除后能够恢复原来形状的性能称为弹性，外力去除后能够恢复的变形为弹性变形。在外力作用下，产生永久变形而不至引起断裂的性能，称为塑性，在外力去除后保留下来的这部分不能恢复的变形，称为塑性变形。五万吨水压机2.1静载下金属材料的力学性能拉伸试样拉伸试验机应力=P/F0应变

2、=(l-l0)/l01、拉伸试验与应力应变曲线2.1静载下金属材料的力学性能2、弹性、刚度与强度（1）弹性：指标为弹性极限e，即材料承受最大弹性变形时的应力。在应力应变曲线中，OA段为弹性变形阶段，A点所对应的应力为材料承受最大弹性变形时的应力，称为弹性极限，用e表示。其中，OA’部分为斜直线，应力应变成比例关系，A’点所对应的应力为保持这种比例关系的最大应力，称为比例极限，用p表示。对大多数材料来讲，A、A’几乎重合，故一般不做区分。2.1静载下金属材料的力学性能弹性模量的大小主要取决于材料的本性，同一种材料的弹性模量E基本一

3、样，但相同材料的两个不同零件，其刚度不同，可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。（2）刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。2.1静载下金属材料的力学性能（3）强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。（a）屈服强度sBC段，发生塑性变形而应力不增加，这种现象叫做屈服。B点对应的应力称为屈服强度，用s表示。有的材料的屈服强度不明显，规定使用条件屈服强度0.2（残余变形量为0.2%时的应力值）来标定。0.2屈服强度反映材料抵抗永久变形的能力，是最重要的零件设计指标。2.1.1静载下金属材料的力

4、学性能（b）抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大应力值。CD段为均匀塑性变形阶段，应力随着应变增加而增加，产生应变强化。超过D点后，试样开始发生局部塑性变形，即出现颈缩，随应变增加应力明显下降，并在E点迅速断裂。D点所对应的应力为抗拉强度b。抗拉强度反映材料抵抗断裂破坏的能力，也是零件设计的材料评价的重要指标。2.1.1静载下金属材料的力学性能塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为：●伸长率：●断面收缩率：断裂后拉伸试样的颈缩现象3、塑性2.1静载下金属材料的力学性能说明：①用断面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。②

5、直径d0相同时，l0，。只有当l0/d0为常数时，塑性值才有可比性。当l0=10d0时，伸长率用表示；当l0=5d0时，伸长率用5表示。显然5>③>时，无颈缩，为脆性材料表征，<时，有颈缩，为塑性材料表征。2.1静载下金属材料的力学性能4、硬度材料抵抗更硬物体压入其表面（产生局部塑性变形）的能力，是衡量材料软硬程度的指标。（1）布氏硬度HB布氏硬度计2.1静载下金属材料的力学性能（载荷除以压痕表面积的值）（1）HBS（HB）：压头为淬火钢球，适用于布氏硬度值在450以下的材料。（2）HBW：压头为硬质合金球，适用

6、于布氏硬度在650以下的材料。符号HBS或HBW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。例如：120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。布氏硬度压痕布氏硬度的表示方法与测试范围：2.1静载下金属材料的力学性能优点：测量误差小，数据稳定。缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。适应于：测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。材料的b与HB之间的经验关系：：对于低碳钢:b(MPa)

7、≈3.6HB对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB对于铸铁：b(MPa)≈1HB或b(MPa)≈0.6(HB-40)HBb(MPa)钢黄铜球墨铸铁2.1静载下金属材料的力学性能布氏硬度的特点与应用：h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计（2）洛氏硬度洛氏硬度符号HR表示，测量：顶角120°金刚石圆锥压头，使一定压力，压入被测材料，据压痕深度度量材料软硬，压痕越深，硬度越低。范围20-67，每0.002mm的压痕深度为一个硬度单位。根据压头类型和主载荷不同，分为用九个标尺，常用的标尺为A、B、C。2.1静载下金属材料的力学性能符号

8、HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。HRA用于测量高硬度材料,如硬质合金、表淬层和渗碳层。HRB用于测量低硬度材料,如有色金属和退火、正火钢等。HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。洛氏硬度的优点：操作简