任务一金属材料的力学性能

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1、任务一金属材料的力学性能金属材料是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。金属材料一般分为：黑色金属和有色金属，黑色金属有钢、铸铁、铬、锰；其他的金属，如铝、镁、铜、锌等及其合金都为有色金属。金属的力学性能的指标一般有弹性、强度、硬度、塑性和韧性等。熟悉金属材料的常用力学性能，能根据强度和塑性值分析材料的承载能力，掌握常用硬度的测定方法和适用范围，掌握冲击韧性、疲劳强度的概念及衡量指标。活动一、强度strength强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断裂的能力。通过拉伸试验测得大小。强度判据：屈服点（屈服强度）

2、、抗拉强度。如图1-1所示，在低碳钢标准试样的两端慢慢地施加拉伸载荷，使试样的工作部分受轴向拉力F，引起试样沿轴向产生伸长ΔL，随着F值的增加，ΔL也相应增加，直至试样断裂为止。由载荷与变形量的相应变化，可以会出拉伸曲线，如图1-2所示。L0LK拉断前试样拉断后试样F图1-1标准拉伸试样bkseO伸长量△LFsFbFe图1-2低碳钢的力—伸长曲线说明：试样按GB6397—86制取，分长试样L0=10d0短试样L0=5d0拉伸力F1、弹性极限σe。OE段，变形与外力成正比，试样只产生弹性变形，即当外力去除后，试样就恢复到原始长度。

3、材料在弹性范围内所能承受的最大应力称为弹性极限，用σe 表示。式中:   σe——弹性极限，Pa；  Fe—一弹性极限载荷，N；A0——试样原始横截面积，m2。2、屈服强度σs。当载荷继续增大到Ps时，拉伸曲线出现了平台，表示这时载荷不增加，试样仍将继续发生塑性变形，这种现象称为屈服。开始产生屈服现象时的应力称为屈服点，表征材料抵抗微量塑性变形的能力。用σs表示。式中：  σs——屈服点，Pa        Fs ——屈服载荷，N；        A0——试样原始横截面积，m2。   对于没有明显屈服现象的金属材料，如高碳钢

4、、铸铁、铜、铝等，通常规定产生0.2％塑性变形时的应力作为名义屈服强度，也叫条件屈服极限，用σ0.2表示。3、抗拉强度σb。当载荷继续增加超过S点后，变形量随载荷的增加而急剧增加。当载荷增大到Pb时，变形集中在试样的某一部位上，出现缩颈现象。由于承载面积减小，试样很快被拉断。试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用σb表示。式中：σb——抗拉强度，Pa；      Fb ——试样拉断前所能承受的最大载荷，N；         A0 ——试样原始横截面积，㎡。    抗拉强度是表征金属材料抵抗大量塑性变形和断裂的能力。说明：

5、屈服强度σs和抗拉强度σb是设计机械零件和选材的重要依据。材料所受应力不能超过σs；更不能在超过其材料σb的条件下工作。sbb表示抗弯强度。se表示弹性极限。在外力作用下产生弹性变形时所承受的最大拉应力。学后测评一、填空1、金属材料的性能包括___________、___________2、在静载荷作用下测量的力学性能指标有_________、________、______3、在动载荷作用下测量的力学性能指标有_________、________4.随着过冷度的增大，晶核形核率N__________,长大率G__________

6、5.细化晶粒的主要方法有__________和__________二、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示（）2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示（）3.金属材料的机械性能可以理解为金属材料的失效抗力（）4.物质从液体状态转变为固体状态的过程称为结晶（）5.金属结晶后晶体结构不再发生变化（）6.在金属的结晶中，随着过冷度的增大，晶核的形核率N和长大率G都增大，在N/G增大的情况下晶粒细化（）三、改正题1.疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。2.渗碳件经淬火处理后

7、用HB硬度计测量表层硬度。3.受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。4.衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。5.冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。6.金属的同素异构转变同样是通过金属原子的重新排列来完成的，故称其为再结晶。7.物质从液态转变为固态的过程称为结晶五、简答题1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σS、σ0.2、HRC、σ-1。2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σb、δ10、δ5、HBS、kAv。3.影响金属结晶过程的主要因素是什么？4.何谓金属的同素异构转变？并以纯

8、铁来说明。