材料成型技术1.1

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1、1.1金属材料的主要性能机械零件在使用过程中，要受到诸如拉伸、压缩、扭转、剪切、摩擦、冲击以及温度和化学介质等作用，并且还要传递力和能。因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效，同时还要有良好的工艺性能。1.1.1金属的力学性能金属的力学性能：材料在外力作用下表现出来的特性，如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。表征和判定金属力学性能所用的指标和依据称为金属力学性能的判据。１.弹性弹性：即物体在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力卸除后物体又回复到原始形状

2、和尺寸的特性。弹性的判据可通过拉伸试验来测定。图1－1拉伸曲线及拉伸试样(1)拉伸试验（动画演示）拉伸试验：即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。图1－2低碳钢拉伸曲线(ΔL)σ(F)bkseσbεσsσe（2）弹性极限即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最大应力。拉伸曲线e点对应的应力σe为弹性极限：σe=Fe/S0式中σe——弹性极限（MPa）；Fe——试样产生完全弹性变形时的最大外（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。2.刚度即材料抵抗弹性变形的能

3、力。刚度的大小以弹性模量来衡量，弹性模量在拉伸曲线上表现为oe段的斜率，即：E=σ/ε式中E——弹性模量（MPa）；σ——应力（MPa）；ε——应变。3.强度即金属抵抗永久变形和断裂的能力。（1）屈服点屈服点：即试样在拉伸过程中力不断增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）时的应力。在拉伸曲线上s点对应的应力为屈服点。σs=Fs/S0式中σs——屈服点（MPa）；Fs——试样开始产生屈服现象时的（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。（2）抗拉强度即试样拉断前承受的最大标称拉应力。如图1-2所示，拉伸曲

4、线上b点对应的应力为抗拉强度。σb=Fb/S0式中σb——抗拉强度（MPa）；Fb——试样断裂前所能承受的最大拉（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。4.塑性即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。塑性（1）伸长率即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。δ=(L1-L0)/L0×100%式中δ——伸长率（%）；L1——试样拉断后标距（mm)；L0——试样原始标距（mm)。（2）断面收缩率即试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始的横截面积的百分比。Ψ=（S0

5、-S1）/S0×100%式中Ψ——断面收缩率（%）；S1——试样的原始截面积（mm2）S0——试样拉断后缩颈处的最小横截面积（mm2)5.硬度即材料抵抗局部变形的能力。硬度是材料抵抗塑性变形、压痕的能力，是衡量金属软硬的判据，也是表征力学性能的一项综合指标。（1）布氏硬度试验动画演示（2）洛氏硬度试验（动画演示)即在初始试验力及总试验力先后作用下，将压头压入试样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量计算硬度的一种压痕硬度试验。6.韧性即金属在断裂前吸收变形能量的能力。常采用夏比冲击试

6、验来测定材料的韧性。αＫ＝ＡＫ／Ａ＝Ｇ(h1-h2)/A式中αＫ——冲击韧度（J/cm2）ＡＫ——试样的冲击吸收功（J)Ａ——缺口底部横截面积(mm2)Ｇ——摆锤重量(Kg)h1——摆锤举起高度(m)h2——击断试样后升起高度(m)图１－3夏比冲击试验1.1.2金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能包括密度、熔点、导电性、导热性、磁性、热膨胀性、耐热性和耐蚀性等。机械零件的用途不同，对材料的物理、化学性能要求也不同。１.１.３金属材料的工艺性能金属的工艺性能：即金属材料对加工工艺的适应性。按加

7、工方法不同，可分为铸造性能、塑性成形性、焊接性等。金属的各种工艺性能将在以后的有关章节中作详细介绍。金属的工艺性能思考题1.常用的力学性能判据各用什么符号表示？它们的物理含义各是什么？2.测定下列材料或零件的硬度宜采用何种硬度指标？热轧钢坯青铜铸件淬硬钢齿轮薄铝板灰铸铁返回目录