《材料的主要性能》PPT课件

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1、工程材料及热处理主讲朱晓虹第一章金属材料的主要性能教学重点：金属材料的力学性能教学难点：б-ε曲线特点1.使用性能（1）力学性能（2）物理性能（3）化学性能2.工艺性能——加工成形的性能材料的主要性能:第一节金属材料的力学性能力学性能（又称机械性能）是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。零件受力情况有：静载荷、动载荷、交变载荷力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据1.衡量在静载荷作用下的力学性能指标有：强度、塑性、硬度2.衡量在动载荷作用下的力学性能指标有：冲击韧度3.衡量在交变载荷作

2、用下的力学性能指标有：疲劳强度。外力作用下材料的变形与失效FFF=F’（MPa）外力——内力——应力F’Fσ=F’/S一、强度与塑性标准试件强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或断裂的能力。塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变形而不破坏的能力。拉伸试验长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0拉伸试样（GB6397-86）σ=F/Aoε=△L/L0分别以σ和ε为纵坐标和横坐标，绘出应力-应变曲线。应力-应变曲线的形状与拉伸曲线完全相似，只是坐标与数值不同。oe——弹性变形阶段；es——屈服阶段；

3、sb——强化阶段；bk——缩颈阶段s-屈服点b-开始发生缩颈现象退火低碳钢力-伸长曲线屈服极限S强化阶段弹性极限P屈服阶段强度极限B颈缩阶段弹性阶段拉伸试样的颈缩现象颈缩现象低碳钢拉伸曲线铸铁拉伸曲线F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线σ——ε：应力应变曲线（1）弹性变形：材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。（2）塑性变形材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。两种基本变形形式弹性变形塑性变形断裂变形的三个阶段（1）断裂（

4、2）塑性变形（3）过量弹性变（4）磨损（5）腐蚀常见的几种失效形式1．强度：强度——材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。（1）屈服点（屈服强度）（σS）指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。σS=Fs/A0（MPa）式中：Fs—试样屈服时的载荷，N；A0—试样原始横截面积，mm2。当材料单位面积上所受的应力σe<σ<σs时，只产生微量的塑性变形。当σ>σs时，材料将产生明显的塑性变形。（1）屈服强度屈服强度是塑性材料选材和评定的依据。中、高碳钢和其他脆性金属材料无明显屈服现象，国家

5、标准以产生0.2%塑性变形的应力来表示屈服强度，即：σ0.2=F0.2/A0（2）抗拉强度抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力值，用符号σb表示，单位Mpa，即σb=Fb/A0(Mpa)式中：Fb—试样承受的最大载荷，N；A0—试样原始横截面积，mm2。屈服点应力（屈服强度）和抗拉强度在设计机械和选择、评定金属材料时有重要意义。机械零件多以σs作为强度设计的依据。对于脆性材料，在强度计算时，则以σb为依据。—材料在外力作用下，产生塑性变形而不引起破坏的能力。（2）断面收缩率:FFL良好的塑

6、性是金属材料进行塑性加工的必要条件。2.塑性δ<2~5%属脆性材科δ≈5~10%属韧性材料δ>10%属塑性材料(1)伸长率δ=（L1-L0）/L0×100%式中：L0—试样原标距的长度（mm）L1—试样拉断后的标距长度（mm）金属材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。硬度是衡量金属软硬的判据。硬度直接影响到材料的耐磨性及切削加工性二．硬度布氏硬度计1、布氏硬度应用：测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<650的金属材料。优缺点：压痕大，测量准确，但测量费时压痕较大不能测量

7、成品件。用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。布氏硬度测量淬火钢球HBS硬质合金钢球HBW压头材质表示方法布氏硬度值450的材料,选用淬火钢球压头布氏硬度值与压头例如：200HBS350HBS布氏硬度值450~650的材料，选用硬质合金球压头例如：550HBW600HBW布氏硬度标注符号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。如:120HBS10/1000/30表示直径

8、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。优点：测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。缺点：压痕面积较大，测量费时。应用：常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、退火正火钢材的硬度。不适于测量成品零件或薄件的硬度。布氏硬度特点用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后卸除主试验力，以测量的残余压痕深度增量来计算出硬度值。洛氏硬度试验原理加初载荷加主载荷卸除主载荷