金属的力学性能.ppt

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1、金属工艺学课程海军第一职校机械教研组金属材料基本知识材料是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类进步的里程碑。历史上的石器时代、青铜器时代、铁器时代、钢铁时代都是以材料作为时代主要标志。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代,又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。一.材料分类新型无机非金属材料高分子复合材料金属材料黑色金属有色金属以高分子化合物为主要组分的材料。高分子化合物是分子量很大的化合物。如橡胶、塑料、纤维、涂料。指用天然硅酸盐（粘土、长石、石英等）或人工合成化合物

2、（氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、氟化物）为原料，经粉碎、配置、成型和高温烧制而成的。如玻璃、水泥陶瓷、荧光材料、光导纤维、单晶硅等通常指铁和以铁为主的合金。有碳钢、铸铁、合金钢和铁合金指黑色金属以外的所有金属及其合金，常用的有金、银、铜、铅及其合金金属工艺学是研究金属材料的成份、组织、热处理与金属材料的性能间的关系和变化规律的技术基础课学科为此我们必须了解和掌握金属材料基本知识金属材料基础知识金属材料性能及常用力学性能指标新材料介绍钢的分类和牌号金属学及热处理相关知识金属材料性能使用性能工艺性能热处理性能铸造性能焊接性能锻造性能切削加工性能物理性能（电导性、热导性、磁性

3、等)化学性能(耐蚀性、抗氧化性）力学性能（机械性能）金属材料在使用过程中所表现出来的性能金属材料在各种加工过程中所表现出来的性能指金属材料在载荷作用下所表现出的抵抗变形和破坏的能力。包括材料的强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度。相关概念－载荷、变形、内力与应力1.载荷材料在加工和使用过程中所受的外力，称为载荷。按作用性质可分为静载荷、冲击载荷、交变载荷指大小方向不变或变化过程较慢的载荷。绳索提重物、锅炉压力指在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。如车削吃刀、车辆启动和制动、锻压空汽锤、钳工錾削指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷.比如工作中的齿轮、连杆和弹簧等机

4、械零件就受到交变载荷。载荷按作用形式可分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等相关概念2.变形：材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化称为变形。可分为弹性变形、塑性变形材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形能完全恢复原来形状的性质称为弹性。这种可恢复的变形称为弹性变形。材料在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。相关概念3.内力与应力内力：受外力作用时，为保持其不变形　　　　　　　　　　　　在材料内部形成与外力相抗衡的力应力：材料横截面单位面积上受到的内力σ=F/S（Pa）式中σ：应力单位Pa1Pa=1N/㎡

5、1MPa=1×106N/mm2F：外力单位NS：横截面积单位㎡千克力(kgf)是重力单位制（或工程单位　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　制）中力的基本单位牛顿（N）国际单位制中力的基本单位1kgf=9.8N一、拉伸试验常温、静载荷下金属材料的单向拉伸试验是测定材料力学性能的最基本、应用最广泛、方法最成熟的试验方法。可用以测定弹性极限、屈服极限、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率等力学性能指标。试验时，将标准试样装夹在万能材料试验机上，缓慢加载拉伸。随着载荷增加，试样逐渐伸长，直至试样拉断。载荷与相应的试样伸长量由试验机绘成力－伸长曲线图标准试样标准拉伸试样左

6、下图所示。截面有圆形(图a)和矩形（图b）两种，对于直径为d0的长试样L0=10d0,对于直径为d0的短试样，L0=5d0。一般L0=100㎜或50㎜拉伸时影响测量值的条件很多。如材料的截面形状,是否有应力集中点等等.即使是同种截面。尺寸大小改变时也会影响测量值。采用标准式样,可以使不同材料的测量值便于比较力－伸长曲线图op段：比例弹性变形阶段；pe段：非比例弹性变形阶段；平台或锯齿（s段）：屈服阶段；sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。b点：形成了“缩颈”。bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。低碳钢的力－拉伸曲线图。在载荷不增加或略有减小的情况下，试样还继续伸长的

7、现象叫做屈服。屈服后，材料开始出现明显的塑性变形。Fs称为屈服载荷随塑性变形增大，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：试样拉伸的最大载荷。试样变形完全是弹性的，这种随载荷的存在而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形。Fp为试样能恢复到原始形状和尺寸的最大拉伸力。当载荷达到最大值Fb后，试样的直径发生局部收缩，称为“缩颈”。工程上使用的金属材料，多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。如铸铁等。二、常用强度