材料成型基础第1章

《材料成型基础第1章》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第1章金属材料的性能由于金属材料具有许多良好的性能，因此被广泛地应用于各种生产活动中，它是制造机械设备、工具量具、武器装备和生活用具的基本材料。为了设计制造出具有竞争力的机械产品，必须首先了解和掌握金属材料的各种性能，如物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能等。1.1力学性能金属材料的性能包含使用性能和工艺性能两个方面。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的各种特性，包括物理性能、化学性能和力学性能。使用性能是保证机械零件或工具能正常工作应具备的性能。工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力，也是采用某种工艺方法把金属材料制造成产品的难易程度。

2、工艺性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能以及切削加工性能等。在设计、制造机械设备及工具时，所选用的金属材料首先应该满足使用性能。使用性能一般以力学性能为主要依据，金属材料的力学性能是指金属材料在各种载荷作用下所表现的性能。金属材料的力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。1.1.1强度强度是金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。强度大小通常用应力来表示。根据载荷作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等五种。一般情况下以抗拉强度作为判断金属强度高低的性能指标。抗拉强度是通过金属拉伸试验测定的。1．拉伸试验拉伸试

3、验是用静态力对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量拉伸力和相应的伸长量，直至断裂。根据所测得的数据，即可得到有关的力学性能。在国家标准（GB397—1986）中,对试样的形状、尺寸及加工要求均有明确的规定。拉伸试样的形状一般分为圆柱形和矩形两类。如图1.1所示,为圆柱形拉伸试样。根据试样所标距长度L0和试样的直径d0之间关系，试样可分为长试样（L0=10d0）和短试样（L0=5d0））。图1.1圆柱形拉伸试样图中:d0——试样的直径，mm；d1——试样断口处的直径，mm；L0——试样标距长度，mm；L1——试样拉断后标距长度，mm。（a）拉伸前（b）拉伸后图1

4、.1圆柱形拉伸试样2．力——伸长曲线拉伸试验是在拉伸试验机上进行的，将试样装夹在拉伸试验机的夹头上。拉伸试验机随后缓慢地增加轴向载荷，试样在轴向载荷作用下逐步变形而伸长，直至试样被拉伸断裂为止。在拉伸试验机上设有记录装置，自动记录下试样在拉伸过程中每个瞬间所受载荷与试样的变形伸长量，描绘出试样在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形直至拉断时的力学特性曲线图（也称为拉伸图）。如图1.2所示,为低碳钢试样的拉伸曲线图。图中：纵坐标——拉伸力F，N；横坐标——变形的绝对伸长量ΔL，mm。由图可见低碳钢试样在拉伸过程中，有以下几个变形阶段:图1.2低碳钢试样的拉伸曲线示意

5、图(1)Oe——弹性变形阶段。当试样所受载荷小于Fp时，拉伸曲线Op为一斜直线，表明试样的伸长量与载荷成正比增加，卸载后试样即恢复到原始形状和尺寸。这种能随载荷的去除而恢复到原始形状和尺寸的变形称为弹性变形。Fp为试样能恢复原始形状和尺寸的最大拉伸力。在pe阶段中，当拉伸载荷不断增加，超过拉伸载荷Fp，即在Fp～Fe之间时，试样的伸长量与拉伸载荷不再成正比关系，但卸载后试样能恢复原状。(2)es——屈服阶段。当拉伸载荷不断增加，超过Fe时，若卸载后试样只能部分恢复原状，仍保留一部分残余塑性变形.试样不能恢复到原始形状和尺寸,这种不能随载荷的去除而消失的变形称

6、为塑性变形。当载荷增加到Fs时，图上出现平台或锯齿状。这种在载荷不增加或略有减少的情况下，试样继续发生变形的现象称为屈服,Fs称为屈服载荷。屈服后，材料将残留较大的塑性变形。(3)sb——强化阶段。在屈服阶段以后，欲使试样继续伸长，必须不断加载。随着塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称为加工硬化）。Fb为试样拉伸试验时的最大载荷。(4)bk——缩颈阶段。当载荷达到最大值Fb时，试样发生局部截面缩小现象，称为“缩颈”现象。此时，试样变形所需的载荷也随之降低，伸长主要集中在缩颈部位，直至断裂。机械工程上所使用的金属材料，多数没有明显的

7、屈服现象。对于低塑性材料，不仅没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”现象，如球墨铸铁等。3．强度（1）屈服强度（σs）在拉伸试验过程中，试样在力不增加（保持恒定）的情况下，仍能继续伸长（即变形）时的应力称为屈服强度,其计算公式如下：σs=FS/A0式中:σs——屈服强度，MPa；FS——试样屈服时的载荷，N；A0——试样原始横截面积，mm²。对于无明显屈服现象的金属材料，如高碳钢、铸铁等，国标（GB/T10623-1989）中规定：以试样卸载后，试样标距部分残余伸长量达到0.2%L0时的应力作为规定残余伸长应力,称为“条件屈服强度”，以符号σ0.2表示。机械零件

8、在工作中若受力过大，将因超载而产生过量的塑性变形，从