《工程材料基础知识》PPT课件

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1、金属材料的性能使用性能工艺性能力学性能物理性能化学性能决定了使用范围与使用寿命铸造性能锻造性能焊接性能切削性能电镀性能热处理性能决定了金属材料成形的适应能力第一节工程材料的力学性能力学性能是指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、硬度、塑性、冲击韧度、疲劳强度等；物理性能是指材料固有的属性，主要有密度、熔点、导电性、导热性、磁性等；化学性能是指材料在化学作用下表现出来的性能，主要有抗腐蚀性、抗氧化性等；其中，力学性能指标是一般机械制造中选用材料和鉴定材料工艺质量时的主要依据。一、强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。抵抗变形和破坏的能力越大，则强度越高。根据受力状况不同

2、，可分为抗拉、抗压、抗弯、抗扭和抗剪强度等。其中，抗拉强度为最基本的强度指标。各种强度之间有一定的联系。一般情况下多以抗拉强度作为判别金属材料强度高低的指标。抗拉强度测定方法：拉伸试验拉伸试验的方法：用静拉伸力对标准试样进行轴向拉伸，同时连续测量力和相应的伸长，直至断裂。根据测得的数据，可求出有关的力学性能。1.拉伸试样GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：圆形、矩形、异型及全截面．常用标准圆截面试样。长试样：L0=10d0;短试样：L0=5d0拉伸试样2.拉伸过程拉伸试验机拉伸试样的颈缩现象3．力－伸长曲线拉伸试验中记录的拉伸力与伸长的关系曲线叫做力－伸长曲线，也称拉伸图。低碳

3、钢在拉伸过程中，其载荷与变形关系有以下几个阶段：1）弹性变形当载荷不超过Fe时，拉伸曲线Oe为直线，试样的伸长量与载荷成正比。如果卸除载荷，试样仍能恢复到原来的尺寸，即试样的变形完全消失。这种随载荷消失而消失的变形叫弹性变形。低碳钢的力—伸长曲线2)塑性变形当载荷超过Fe后，试样将进一步伸长。此时若卸除载荷，弹性变形消失，而另一部分变形却不能消失，即试样不能恢复到原来的尺寸，这种载荷消失后仍继续保留的变形叫塑性变形。当载荷达到Fs时，拉伸曲线出现了水平或锯齿形线段，表明在载荷基本不变的情况下，试样却继续变形，这种现象称为“屈服”。3）断裂当载荷继续增加到某一最大值Fb时，试样的局部截

4、面缩小，产生所谓的“缩颈”现象。由于试样局部截面的逐渐缩小，故载荷也逐渐降低，当达到拉伸曲线上k点时，试样随即断裂。Fk为试样断裂时的载荷。在试样产生缩颈以前，由载荷所引起试样的伸长，基本上是沿着整个试样标距长度内发生的，属于均匀变形；缩颈后，试样的伸长主要发生在颈部的一段长度内，属于集中变形。4.强度指标强度指标是用应力值来表示的。试样受到载荷作用时，则内部产生大小与载荷相等而方向相反的抗力(即内力)。单位截面积上的内力，称为应力，用符号σ表示。屈服强度——金属材料开始产生屈服时的应力，用σs表示。式中Fs——材料出现明显塑性变形前所承受的最大载荷(N)；A0——试样原始横截面积(

5、mm2)。抗拉强度——试样断裂前能够承受的最大应力，称为抗拉强度，用σb表示。式中Fb——试样断裂前所能承受的最大载荷(N)；A0——试样的原始横截面积(mm2)。低碳钢的屈服强度σs约为240MPa，抗拉强度σb约为400MPa。工程上所用的金属材料，不仅希望具有较高的σs，还希望具有一定的屈强比(σs／σb)。屈强比越小，结构零件的可靠性越高，万一超载也能由于塑性变形而使金属的强度提高，不致于立即断裂。但屈强比太小，则材料强度的有利用率就太低。二、塑性金属发生塑性变形但不破坏的能力称为塑性。在拉伸时它们分别为伸长率和断面收缩率。1．伸长率伸长率是指试样拉断后的标距伸长量与原始标距

6、的百分比，用符号δ表示。即：式中l0——试样的原始标距长度(mm)；l1——试样拉断后的标距长度(mm)。2．断面收缩率断面收缩率是指试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示。即：式中So——试样原始横截面积(mm2)；S1——试样断裂处的横截面积(mm2)。伸长率的大小与试样的尺寸有关。试样长短不同，测得的伸长率是不同的。长、短试样的伸长率分别用δ10和δ5表示，δ10也常写成δ。δ和ψ是材料的重要性能指标。它们的数值越大，材料的塑性就越好，故可以进行压力加工；普通铸铁的塑性差，因而不能进行压力加工，只能进行铸造。三、硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是指

7、金属抵抗局部弹性变形、塑性变形、压痕或划痕的能力。硬度是金属材料的重要性能之一，也是检验工、模具和机械零件质量的一项重要指标。常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。1.布氏硬度测定原理——是用规定的试验力F，把直径为D的硬质合金球压人被测金属表面，保持一定时间后卸除载荷，在放大镜下测量被测试金属表面的压痕直径d，由此计算压痕的球缺面积S，然后再求出压痕的单位面积所承受的平均压力（F/S），以此作为被测试金属的布氏硬度值，如图1-3所示。布氏