工程材料的主要性能

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1、第一章金属的力学性能单向静拉伸载荷下材料的力学性能硬度冲击韧性疲劳极限第二节第三节第四节第一节第一章金属的力学性能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强塑刚硬韧疲度性度度性劳铸造性能压力加工性能焊接性能切削加工性能热处理性能金属材料在不同环境下，承受各种外加载荷时所表现出的力学特征。第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能一强度的概念二强度的测定——拉伸实验三强度指标四塑性一、强度的概念指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。1.定义2.应用强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特

2、别是选材和设计的主要依据。第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能二、强度的测定——拉伸实验1.拉伸试样（GB6397-86）2.力—伸长曲线（以低碳钢试样为例）3.脆性材料的拉伸曲线第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能长试样：L0=10d0短试样：L0=5d01.拉伸试样（GB6397-86）第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能2.力——伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段颈缩现象拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。强化阶段第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能拉伸试样的颈缩现象3.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂

3、前没有明显的屈服现象。FΔL0第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能FsA0σs=1.屈服点应用：σs和σ0.2常作为零件选材和设计的依据。脆性材料的屈服点F0.2A0σ0.2=计算公式ΔLF0F0.20.2%L0三、强度指标第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能2.抗拉强度σb=FbA0应用：脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据。计算公式第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能拉伸试验录像四、塑性（二）衡量指标金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率：伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈缩处的

4、横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。（一）定义第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能l1-l0l0×100%δ=l1——试样拉断后的标距,mm;l0——试样的原始标距,mm。伸长率（δ）第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能断面收缩率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——试样原始横截面积,mm2；S1——颈缩处的横截面积,mm2。第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能结论：Ψ更能反映材料塑性的好坏，ψ和δ越大，材料塑性就越好！δ<2-5%属脆性材科δ≈5-10%属韧性材料δ>10%属塑性材料同一材料δ5＞δ10任何零件都需要一定塑

5、性，防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。第一节单向静拉伸载荷下材料的力学性能第二节硬度（一）布氏硬度（二）洛氏硬度1.原理2.应用3.优缺点1.原理2.应用3.优缺点4.实验（录像）4.实验（录像）（一）布氏硬度布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。图1-4布氏硬度测试原理第二节硬度1.原理布氏硬度=PA凹=2FπD[D-（D²-d²）½]第二节硬度表示方法：在符号HBS或HBW之前写出硬度值，符号

6、后面的数字按顺序分别写出压头直径、载荷及载荷保持时间及载荷保持时间（10-15s不标注）。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的淬火钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。第二节硬度测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<650的金属材料。3.优缺点2.应用压痕大，测量准确，但不能测量成品件。第二节硬度布氏硬度试验录像第二节硬度1.原理（二）洛氏硬度加初载荷加主载荷卸除主载荷读硬度值图1-5洛式硬度测试原理第二节硬度压痕深度h越大，则硬度值越小，为了符合习惯上的

7、数值越大、硬度越高的思维，采用一个常数C（K)减去压痕深度h后的数值表示洛氏硬度。GB规定：压头每压入0.002mm的深度为一个硬度单位，所以：HR=C-h/0.002无单位（金刚石作压头：C=100；直径1.588的淬火钢球作压头：C=130。）为了适应不同材料的硬度测试，采用不同的压头与载荷组合成几种不同的洛氏硬度标尺，每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号后注明，如HRA、HRB、HRC等第二节硬度（2）表示方法：在符号前（有些资料写在后面）直接写出硬度值如：56HRC、80HRA、60HRB。（3）应用：钢的热处理质量检查，主要

8、用于测硬度高的材料。洛氏硬度压头总载荷测量范围适用材料HRA120℃金刚石圆锥体588.460～85硬质合金材料、表面淬火钢等HRBφ1.588mm淬火钢球980.725～100软钢、退火钢、铜合金等HRC120°金刚石圆锥体1471