金属材料的力学性能

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1、JINSHUCAILLIAODELIXUEXINGNENG多媒体技术金属材料的力学性能◇金属材料的常用五大力学性能指标。◇掌握金属力学性能的基本概念及其指标；◇认识拉伸曲线图，掌握强度、塑性的衡量指标及其意义；◇掌握常用硬度的测试方法及适用范围。◇掌握冲击韧度、疲劳强度的衡量指标及其意义。知识目标：●能力目标：●◇能根据拉伸曲线图比较不同金属材料的强度、塑性；◇能根据材料及其热处理状态，正确选用硬度测试方法；◇能根据力学性能指标合理选用金属材料。重点及难点：●北极星导弹美国空客泰坦尼克号●引言●铸造性●锻造性●焊接性●热处理工艺性●切削加工性●金属

2、材料的性能：●物理性能●化学性能●力学性能使用性能保证机械零件能正常使用应具备的性能工艺性能各种加工过程中表现出来的性能使用性能、工艺性能金属的力学性能金属材料在各种载荷(外力)作用下表现出来的抵抗变形和破坏的能力。●载荷（外力）形式：●静载荷●冲击载荷●疲劳载荷●拉伸●压缩●弯曲●剪切●扭转●载荷分类：包括：强度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度一、强度●拉伸试验1、拉伸试验机2、拉伸试样长试样（1）圆柱形试样短试样（2）板状试样L0、d0是规定的标准值通常，L0取100mm或者50mm3、拉伸曲线分析（低碳钢）弹性变形变微量塑变屈服均匀塑变缩颈局

3、部塑变断裂4、低碳钢的应力-应变曲线应力σ=F/A0应变ε=△L/L0几种常见金属材料的应力-应变曲线1-铝青铜2-低碳钢（C，0.35%）3-硬铝4-铜●强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。抵抗塑性变形和断裂的能力越大，则强度越高。按载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗弯强度、抗压强度、抗剪切强度工程上常用的强度指标：屈服强度、抗拉强度1、屈服强度●强度指标屈服1）符号σs2）大小σs=Fs/Ao3）意义屈服强度表示材料抵抗塑性变形的能力；是塑性材料选材的依据。（产生屈服现象的最低应力）弹变塑变2、抗拉强度●强度指标0.

4、2铸铁的应力-应变曲线有些金属材料在拉伸时无明显的屈服现象（如左图的铸铁），无法测定其屈服强度σs。按GB/T228-2002规定，可用条件屈服强度σ0.2表示。含义：残余变形量为0.2%时的应力值。2、抗拉强度●强度指标缩颈1）符号σb2）大小σb=Fb/Ao3）意义材料抵抗断裂的能力；是选材的依据（断裂前的最大应力）塑变断裂金属材料在断裂前产生永久变形的能力。●塑性指标●伸长率（δ）●断面收缩率（φ）二、塑性δ=（L1-L0）/L0×100%试样拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比●伸长率（δ）L0——试样原始标距（mm）L1——试样拉断

5、后标距（mm）注意：当L0=10d0时，伸长率用（10）表示；当L0=5d0时，伸长率用5表示；直径d0相同时，L0，。只有当L0/d0为常数时，塑性值才有可比性；同一材料的试样长短不同，测得的伸长率数值是不相等的（一般有5>）；比较不同材料的伸长率时，应采用尺寸规格一样的试样。●断面收缩率（φ）试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。A0——试样原始横截面积（mm2）A1——试样拉断后缩颈处最小横截面积（mm2）φ=(A0-A1)/A0×100%说明：用断面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形；●塑性指标●塑性

6、好，利于材料成形加工（锻压、轧制等）；●塑性好，可以防止过载，避免突然断裂；●伸长率和断面收缩率数值越大，材料的塑性越好；拉伸试样的缩颈现象●塑性意义材料抵抗表面局部塑性变形的能力。衡量金属软硬程度的一种性能指标。三、硬度●硬度指标布氏硬度维氏硬度洛氏硬度●布氏硬度（1）试验原理●布氏硬度（2）计算公式●布氏硬度（3）试验规范GB/T231.1——2002压头：10mm、5mm、2.5mm、1mmF/D2：30、15、10、5、2.5、1试验力：钢铁材料为10～15s，有色金属为30s，布氏硬度值＜35时为60s（4）表示方法符号HBW之前的数字表

7、示硬度值,符号后面的数字按顺序分别表示压头直径、载荷及载荷保持时间（10～15s不标注）。如120HBW10/1000/30表示直径为10mm的硬质合金球在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，操作麻烦。适于测量退火、正火、调质钢，铸铁及有色金属的硬度。●布氏硬度（5）优缺点及应用范围●洛氏硬度（1）试验原理洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的

8、标尺为A、B、C。h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计●洛氏硬度符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。HRA用于