第1章金属材料的力学性能

《第1章金属材料的力学性能》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第1章金属材料的力学性能金属材料的工艺性能是指金属材料在制造机械零件和构件的过程中，适应各种冷、热加工的性能，也是金属材料采用某种加工方法制成成品的难易程度。它包括铸造性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。金属材料的使用性能是指金属材料在使用条件下表现出来的性能。它包括物理性能、化学性能和力学性能。金属材料的性能包括金属材料的工艺性能和使用性能。金属的力学性能是指金属在外力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力－应变关系的性能，如强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。１.１强度与塑性1.1.1强度金属抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度，强度大小通

2、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；抗扭强度等。通过拉伸试验可测定抗拉强度。1．拉伸试验图1-3低碳钢的力－伸长曲线图中纵坐标表示力F，单位为N；横坐标表示绝对伸长△l，单位为mm。图1-3中表现出四个变形阶段：oe：弹性变形阶段。Fe是试样保持最大弹性变形的最大拉伸力。es：屈服阶段。当载荷增加到Fs时，图上出现平台或锯齿状，产生屈服现象。即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叫做屈服。此时的载荷Fs称为屈服载荷。sb：强化阶段。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

3、形变强化（或称加工硬化）。Fb为拉伸试验时试样所能承受的最大载荷。bk：缩颈阶段（局部塑性变形阶段）。当载荷达到最大值Fb时，试样的直径发生局部收缩，称为缩颈。图1-3中表现出四个变形阶段：oe：弹性变形阶段。Fe是试样保持最大弹性变形的最大拉伸力。es：屈服阶段。当载荷增加到Fs时，图上出现平台或锯齿状，产生屈服现象。即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叫做屈服。此时的载荷Fs称为屈服载荷。sb：强化阶段。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（或称加工硬化）。Fb为拉伸试验时试样所能承受的最大载荷。bk：缩

4、颈阶段（局部塑性变形阶段）。当载荷达到最大值Fb时，试样的直径发生局部收缩，称为缩颈。2．强度指标(1)屈服强度和规定残余延伸强度(Rr0.2)屈服现象：试样在试验过程中，力不增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）时的现象。屈服强度：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点。屈服强度分为上屈服强度（ReH）和下屈服强度（ReL）。图1-4不同类型曲线的上屈服强度和下屈服强度下屈服强度计算公式为：ReL＝FeL/S0（N/mm2）式中：FeL－试样屈服时的载荷（N）；S0－试样原始横截面积（mm2）。对于塑性很低的金属材料（如铸

5、铁），不仅没有明显的屈服现象，而且也不产生缩颈。图1-5为铸铁的力－伸长曲线。对于无明显屈服现象的金属材料规定残余伸长应力：试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余延伸达到规定原始标距百分比时的应力。表示此应力的符号，应附以下角标说明所规定的百分率。规定残余延伸强度Rr例如Rr0.2表示规定残余延伸率为0.2％时的应力。其计算公式为：Rr0.2＝Fr0.2/S0（N/mm2）式中：Fr0.2－残余延伸率达0.2％时的载荷（N）；S0－试样原始横截面积（mm2）。图1-6规定残余伸长应力示意图(2)抗拉强度Rm材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。其计算公

6、式为：Rm＝Fm/S0（N/mm2）式中：Fm－试样承受的最大载荷（N）；S0－试样原始横截面积（mm2）。1.1.2塑性塑性:断裂前金属材料产生永久变形的能力。常用拉伸试样断裂时的最大相对变形量来表示塑性指标。一般塑性指标是指断后伸长率和断面收缩率，它们是通过拉伸试验测得的。1．断后伸长率A断后伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为。其计算公式如下：A＝（L0–Lu）/L0×100％式中：Lu－试样拉断后的标距（mm）；L0－试样的原始标距（mm）。2．断面收缩率Z断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。其

7、计算公式如下：Z＝（S0–Su）/S0×100％式中：S0－试样原始横截面积（mm2）；Su－试样拉断处的最小横截面积（mm2）。1.2硬度硬度：材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度试验属无损检验。硬度试验的方法很多，有压入硬度试验法（如布氏硬度、洛氏硬度等）；划痕硬度试验法（莫氏硬度）；回跳硬度试验法（肖氏硬度）等，生产中常用的是压入硬度试验法。1.2.1布氏硬度根据GB231-84规定:布氏硬度试验是用一定直径钢球或硬质合金球，以相应的试验力Ｆ压入试样表面，经规定保持时间后，卸除试验力，用测量表面压痕直径d来计算硬度的一种压痕硬度

8、试验。图1-7布氏硬度的试验原理示意图布什硬度计布氏硬度的表示方法规定：符号HB