第一章金属材料的力学性能[教学案]

《第一章金属材料的力学性能[教学案]》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、WORD格式整理复习旧课1、材料的发展历史2、工程材料的分类讲授新课第一章金属材料的力学性能材料的性能有使用性能和工艺性能两类使用性能是保证工件的正常工作应具备的性能，主要包括力学性能、物理性能、化学性能等。工艺性能是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。力学性能是指金属在外力作用下所显示的性能能。金属力学性能指标有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。第一节　刚度、强度与塑性　一、拉伸试验及力—伸长曲线L0——原始标距长度；L1——拉断后试样标距长度d0——原始直径。d1——拉断后试样断口直径国际上常用

2、的是L0=5d0（短试样），L0=10d0（长试样）专业知识分享WORD格式整理    [拉伸曲线]：拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL（某一拉伸力时试样的长度与原始长度的差ΔL=Lu-L0）的F—ΔL曲线称为拉伸曲线图。Oe段：为纯弹性变形阶段，卸去载荷时，试样能恢复原状Es段：屈服阶段Sb段：强化阶段，试样产生均匀的塑性变形，并出现了强化 Bk段：局部塑性变形阶段二、刚度刚度:金属材料抵抗弹变的能力指标：弹性模量EE=σ/ε(Gpa)弹性范围内.应力与应变的比值（或线形关系，正比）E↑刚度↑一定应力作用下弹性变形↓三、强度指标σ=F/So强度：强度是指材料抵抗塑性变

3、形和断裂的能力。强度表示：强度一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。单位采用N/mm2(或MPa兆帕）σ=F/Aoσ——应力（MPa）；F——拉力（N）；So——截面积（mm2）。常用的强度判据主要有屈服点、条件屈服强度（也称为规定残余伸长应力）和抗拉强度等。1、屈服点与条件屈服强度[屈服强度]σs  产生屈服时的应力（屈服点），亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。[规定残余伸长应力]：σr0.2 产生0.2%残余伸长率时的应力。σr0.2=Fr0.2/Ao　　2、抗拉强度[抗拉强度]：σb    断裂前最大载荷时的应力（强度极限）专业知识分享WORD格式整理　　σγ

4、0.2常常难以测出，所以，脆性材料没有屈服强度指标，只有抗拉强度指标用于零件的设计计算。强度意义：一般机械零件或工具使用时，不允许发生塑性变形，故屈服点σs是机械设计强度计算的主要依据；抗拉强度代表材料抵抗拉断的能力，若应力大于抗拉强度，则会发生断裂而造成事故。三、塑性指标　　材料产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。常用的塑性指标是断后伸长率δ和断面收缩率。一般通过拉伸实验测定。　　1、断后伸长率断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。用符号δ表示。δ= （L1-L0/L0)×100%　　2、断面收缩率断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始

5、横截面积的百分比，用符号ψ表示：ψ=（A0-A1）/A0×100%　　塑性直接影响到零件的成形及使用。第二节冲击韧性定义：指在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力，是材料强度和塑性的综合表现。衡量指标：冲击韧度ak(ak＝Ak/Fk)aK值测定方法：一次弯曲冲击实验法，物理意义：试样在冲断时单位横截面积上所消耗的冲击功AK，单位为J/cm2。aK值越大，表示材料的冲击韧性越好。第三节疲劳强度交变载荷：载荷大小和方向随时间发生周期变化的载荷。疲劳断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生低应力断裂的现象成为疲劳断裂。疲劳断裂过程：裂纹萌生、疲劳裂纹扩展、最后断裂

6、。专业知识分享WORD格式整理疲劳抗力指标：疲劳极限，又称疲劳强度，用σ－1表示。材料经过无限次应力循环不发生断裂的最大应力，即疲劳曲线上水平部分对应的应力值。疲劳断裂的原因：一般认为是，由于材料表面与内部的缺陷（夹杂、划痕、尖角等），造成局部应力集中，形成微裂纹。随应力循环次数的增加，微裂纹逐渐扩展，使零件的有效承载面积逐渐减小，以致于最后承受不起所加载荷而突然断裂。提高材料疲劳抗力的措施：通过合理选材，改善材料的结构形状，避免应力集中，减小材料和零件的缺陷；提高零件表面光洁度；对表面进行强化，喷丸处理等，可以提高材料的疲劳抗力。第四节　硬度　　硬度是指材料抵抗局部变形，特

7、别是塑性变形、压痕或划痕的能力，他是衡量材料软硬的指标。一、布氏硬度布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d，用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值HBS——表示用淬火钢球压头测量的布氏硬度值。适用范围：小于450HBW——表示用硬质合金压头测量的布氏硬度值。适用范围：450~650布氏硬度表示方法：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