机械制造电子教案11.doc

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1、第一章金属材料的性能第一节金属材料的主要性能两人类：1使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。包括：力学性能、物理、化学性能2工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。I、金属材料的力学性能：力学性能-一受外力作用反映出來的性能。一弹性和塑性：1弹性：金属材料受外力作用吋产生变形，出外力去掉后能恢复其原来形状的性能。力和变形同时存在、同时消失。如弹簧：弹簧靠弹性工作。2塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形血不至于引起破坏的性能。（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。3拉伸图：金属材料在拉

2、伸过程屮弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。1）弹性阶段。e2）屈服阶段：过。点至水平段右端os——須性极限，s——屈服点，过s点水平段——说明载荷不增加，式样仍继续伸长。（P—定，。二P/F—定，但真实应力P/F‘t因为变形，F'I）发生永久变形3）强化阶段：水平线右断至b点Pt变形t,ob——强度极限，材料能承受的最人载荷时的应力。4）局部变形阶段bk过b点，试样某一局部范I韦I内横向尺寸突然急剧缩小。“缩颈”（试样横截而变小，拉力丨）4延伸率和断面收缩率：——表示塑性大小的指标1）延伸率：5=1（）——试样原长，h——拉深后长2）断面收缩率：原截面，耳一拉断

3、后截面(1)6、甲越大，材料塑性越好(2)£与§区别：拉伸图中£二£艸+£犁6=emas塑(3)-般§〉5%为塑性材料，6〈5%为脆性材料。5条件屈服极限％.2有些材料在拉伸图屮没有明显的水平阶段。通常规定产生0.2塑性变形的应力作为屈服极限,称为条件屈服极限.二刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。1材料木质弹性模量一在弹性范Ifl内，应力与应变的比值•其大小主要决定材料本身.相当于单位元元变形所需要的应力。O二Ee,E=O/E=tgu2几何尺寸、形状、受力相同材料的E相同，但尺寸不同，则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把E形状尺寸同吋考虑•还要考虑受力情况.三强度：强度指金属材料

4、在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。按作用力性质的不同，可分为:抗拉强度抗压强度。抗弯强度叭抗剪强度T„抗扭强度。常用來表示金属材料强度的指标：屈服强度：(PsN/m2)P厂产牛屈服吋最大外力，F。-原截面抗拉强度(PaN/m‘)P「断裂前最大应力.os/。b在设计机械和选择评定材料吋有重要意义•因金属材料不能在超过os的条件下工作，否则会塑变.超过。&工作,机件会断裂.。厂一。h之间塑性变形，压力加工!1!金属抵抗更硬的物体丿力入其内的能力一是材料性能的综合物理量，表示金属材料在一个小的体积范围内的抵抗弹性变形、駛性变形或断裂的能力。1布式硬度HB用直径D的淬火钢球或硬质合金球，在一定床力

5、P下，将钢球垂直地丿衣入金属表面，并保持压力到规定的吋间后卸荷，测压痕直径d(用刻度放大镜测)则HB二P/F(N/mf)单位一般不写.F-压痕而积.HBS—压头用淬火钢球，HBW—压头用硬质合金球因钢球存在变形问题，不能测太硬的材料，适于HBS<450,如铸铁，有色金属,软钢等•而HBW<650特点：压痕大，代表性全面应用：不适宜薄件和成晶件2洛式硬度HR用金刚石圆锥在丿玉头或钢球，在规定的预载荷和总载荷下，压入材料，卸载后，测其深度h,由公式求出，可在硬度计上直接读出，无单位.不同压头应用范围不同如下表：HRA588.4硬质合金碳化物HRBd=1.588淬火钢球980.7退火钢灰铁有色金属H

6、RC120°金刚石圆锥1471淬火回火件优点：易操作，压痕小，适于薄件,成詁件缺点:压痕小，代表性不全面需多测几点.3显微硬度(HV)用于测定金属组织屮个别组成体，夹杂物等硬度。显微放大测量显微硬度(查表)与HR有对应关系。如:磨削烧伤表而，看烧伤层硬度变化。五冲击韧性％材料抵抗冲击载荷的能力常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧性，标准试样一次击断，用试样缺口处单位截面积丄的冲击功来表示akak=Ak/F(J/m2)Ak=G(H-h)G-重量F-缺口截面1脆性材料一般不开口，因其冲击值低,难以比较差别・1%f，冲击韧性愈好.2Ak不直接用于设计计算:在生产屮，工件很少因受一次大能量冲击载

7、荷而破坏,多是小冲击载荷，多次冲击引起破坏，而此吋，主要取决于强度，故设计吋，纵只做校核.3ak对组织缺陷很敏感，能够灵每攵地反映出材料站质，宏观缺陷，纤维组织方面变化.所以,冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。（微裂纹——应力集1——冲击——裂纹扩展）六疲劳强度：问题提出：许多零件如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等在交变载荷作用下，发生断裂吋的应力远低于该材料的屈服强度，这种