钢力学性能的测定

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1、45钢力学性能的测定一、学习目标知识目标：·了解金属材料的使用性能的含义；·熟悉拉伸试验测定金属的强度、塑性的方法；·明确硬度、韧性、疲劳强度的试验测定方法；·了解金属工艺性能的含义。能力目标：·能独立完成金属材料力学性能的测定。二、任务引入金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能,它包括物理、化学和力学性能等；工艺性能是指金属材料在各种加工过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻造、焊接、切削加工性能等。金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式的外力作用，当外力达到或超过某一限度时

2、，材料就会发生变形，甚至断裂。金属材料在外力作用时所表现出的抵抗变形和破坏的能力，称为力学性能，主要包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。它不仅是设计零件、选择材料的重要依据，而且也是验收鉴定材料性能的重要依据。45钢是指含碳量为0.45%的铁碳合金，主要用来制造齿轮、连杆、轴类等零件，其力学性能各评定指标是通过试验方法测定的。三、相关知识（一）强度金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度，强度大小通常用应力来表示。根据载荷作用方式不同，强度分为抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度和抗压强度等。通常以抗拉强度作为判

3、别金属强度高低的基本指标。金属材料的抗拉强度通过以标准试样在万能材料试样机上进行拉伸试验测定的。1.拉伸试验图1-1（a）为拉伸标准试样，试样横截面形状有圆形和矩形两种。拉伸试样一般又分为长试样（）和短试样（）两种。图1-1圆形拉伸试样(a)拉伸前(b)拉断后拉伸试验中得出的拉力与伸长量的关系曲线称为拉伸曲线。图1-2是低碳钢的拉伸曲线图，图中纵坐标表示拉力，单位为N；横坐标表示试样的伸长量，单位是mm，从图中可以明显地看出低碳钢在拉伸过程中出现的几个变形阶段：图1-2低碳钢的拉伸曲线图图1-3铸铁的拉伸曲线oe——弹性变形阶

4、段在拉伸试验时，若载荷不超过，则卸载后试样立即恢复原状，这种随载荷的作用而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。为试样能恢复到原始形状和尺寸的最大拉伸力。es——屈服阶段若载荷超过时，则卸载后试样的变形不能完全消失，保留一部分残余变形。这种不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形，也称为永久变形。当载荷达到时，试样开始产生明显的塑性变形，在曲线上出现了水平的锯齿形线段，即表示外力不增加，试样仍继续发生塑性伸长，这种现象称为屈服。称为屈服载荷。sb——强化阶段当载荷超过后，材料开始出现明显的塑性变形。同时欲使试样继续伸长，

5、载荷也必须不断增加。随着塑性变形增加，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称加工硬化）。为拉伸试验时的最大载荷。bz——颈缩阶段当载荷增加到某一最大值时，试样开始局部截面积缩小，出现“颈缩”现象，变形主要集中在颈部。由于试样截面积逐渐减小，试样变形所需要的载荷也逐步降低，当达到图1-2中Z点时，试样在“颈缩”处断裂。生产中使用的金属材料多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料不仅没有明显的屈服现象发生，且也没有明显的“颈缩”。如图1-3所示铸铁的拉伸曲线。2.强度指标金属材料在受外力作用时，其内部产生与外力相抗衡的的内

6、部抗力，这个内部抗力称为内力。单位面积上的内力称为应力，用表示。金属材料常用的强度指标有弹性极限、屈服点和抗拉强度。金属材料产生按比例的完全弹性变形所能承受的最大应力称比例极限。但比例极限不易精确测定，通常用开始产生微量塑性变形时的最大应力作为完全弹性变形的强度指标，称弹性极限。式中为弹性变形时的最大载荷（N）；为试样原始横截面面积（mm2）。屈服点表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。（）式中：—试样产生屈服时的载荷（N）。材料的屈服点越高，允许的工作应力也越高。因此，材料的屈服点是机械设计和选用材料的依据，也是评定金属材料性

7、能的重要指标。金属材料在拉断前所能承受的最大应力，称为抗拉强度。（）式中—试样拉断前承受的最大载荷（N）。抗拉强度表示金属材料在拉伸载荷作用下的最大均匀变形能力。零件在工作中所承受的应力不允许超过抗拉强度，否则会产生断裂，造成事故。抗拉强度也是机械零件设计选材时的重要依据之一。（二）塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。金属材料的塑性值也是通过拉伸试验测得的，常用塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率是试样被拉断时标距长度的伸长量与原始标距长度之比的百分数，用符号表示。同一材料的试样长短不同测得的是

8、不同的，长、短两种试样的分别用和表示。不同材料进行比较时，必须是相同标准试样测定的数值才有意义。　断面收缩率是指试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比的百分数，用符号表示。金属材料的伸长率和断面收缩率越大，表明材料的塑性越好。塑性好的材料，偶尔过载时由于能发生一定量的塑