《金属材料的性能》PPT课件.ppt

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1、第三章金属材料的性能(ThepropertiesofmetalMaterials)一、定义金属材料在使用和加工过程中所表现出的特性,称为金属材料的性能。二、分类★机械性能(Mechanicalproperties)，船机、轮机人员关心的。★工艺性能(workability)是制造人员关心的。★理化性能(physicalandchemicalproperties)船机、轮机人员关心的。2002.8轮机工程材料-chapter3§2-1金属材料的机械性能（也称力学性能）一、概述1.定义:金属在各种外力作用

2、下抵抗变形和断裂的能力,称为金属的机械性能(又称为金属的力学性能)。或金属材料对外界载荷的反应能力。作用：机械性能是设计机件和选用材料的依据。２.分类根据使用温度不同分：1>室温下的机械性能指标①刚度；②强度③塑性④硬度⑤疲劳强度；⑥冲击韧性2>高温下的机械性能指标：①高温强度；②热硬性2002.8轮机工程材料-chapter3二、室温下的机械性能2002.8轮机工程材料-chapter3拉伸试验方法是测定室温下机械性能的重要方法,通过这些试验,可以得到σ━ε曲线(应力━━应变曲线)。（一）刚度⑴定义

3、:金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力，称为～。⑵衡量指标:弹性模量:E=σ/ε(σ、ε分别为弹性变形时的应力与应变)。2002.8轮机工程材料-chapter3⑶刚度的影响因素E=/=（P/F）/（L/L0）L=（PL0）/（EF）在P、L0一定的情况下，L取决于EF（刚度）。★材料的弹性模量E:对热处理与合金化、及冷热加工方法不敏感（主要取决于材料分子间作用力的强弱），故从刚度出发，选用一般钢材即可，不必选用合金钢。★零件的截面大小：设计时，如果要增大刚度，主要通过增大截面积来实现。★结

4、构设计：采用支承、改善应力分布等方法。2002.8轮机工程材料-chapter3（二）强度⑴定义:在外力作用下,材料抵抗产生塑性变形和断裂的能力，称为～。⑵衡量指标:主要有:1．屈服强度（σｓ）：材料抵抗微量塑性变形的能力，称为～。绝大多数机械零件（如：紧固螺栓等），在工作中不允许产生明显的塑性变形，因此，屈服极限是设计和选材的主要依据之一。工作应力：＝s/nn—安全系数2002.8轮机工程材料-chapter32.抗拉强度（σb）（强度极限）抗拉强度表示材料对发生最大均匀变形的抗力，当零

5、件承受的应力大于σb时，零件就会断裂，用σb表示。材料抵抗断裂的能力，称为～。（断裂前的最大应力）3.屈强比（σs/σb)：屈强比小，可靠性高，但材料性能的浪费大。影响因素:热处理、合金化、细晶强化冷热加工方法都会对上述指标产生很大的影响。（三）塑性指标⑴定义:在外力作用下,材料产生塑性变形而不破坏的能力,称为塑性.⑵衡量指标:2002.8轮机工程材料-chapter31.延伸率（δ＝(l1-l0)/l0*100％）应用：工程上按延伸率的大小将材料分成两类：δ〉５％的材料──塑性材料；δ〈５％的材料─

6、─脆性材料；2.断面收缩率ψ＝(F0-F1)/F0*100％）。其中：F0为试样原始截面积；F1为拉断后的截面积。3.塑性好的含义：一方面表示材料塑性加工性好;另一方面表示材料承受过载的能力强(通过塑性变形,加工硬化来提高强度)。注意：塑性指标不能直接用于设计计算，通常根据经验来选择，一般零件有5％，ψ有１０％即可满足要求。2002.8轮机工程材料-chapter3（四）硬度很常用的指标，零件的设计图纸上一般标有对硬度的要求。应用很广。1）定义：金属表面抵抗局部塑性变形的能力,称为硬度。衡量材料软硬

7、的指标。2）衡量指标:常用的方法是采用压入法，即：将一硬质压头，在一定载荷下压入被测材料的表面，形成压痕，根据压痕的大小或深度来表示硬度值。常用的有三种：1．布氏硬度ＨＢ方法:用载荷Ｐ，将一个直径为Ｄ（有１０、５、２．５ｍｍ三种）的硬钢球压入被测金属的表面，使表面形成压痕，压痕单位面积上承受的压力就是ＨＢ。2002.8轮机工程材料-chapter3优缺点：压痕大，误差小；与强度有较好的对应关系；不适用于成品检验(压痕太大)，只能在试样上进行。2．洛氏硬度方法：原理与布氏硬度相仿。标准压头为钢球或金刚石

8、１２０°圆锥体。试验时，将初负荷P0=10kg加上后,再加主负荷P,保持规定时间后卸除,根据压痕的深度，来衡量硬度的大小。深度相差0.002mm，作为相差一个洛氏硬度单位。压陷坑越深，硬度越小。HR=（K-h）/0.002当使用金刚石压头时：K＝0.2mm;当使用钢球压头时：K＝0.26mm;2002.8轮机工程材料-chapter3根据所用的压头及载荷大小不同分３种：①ＨＲＡ用于测量极硬的材料（如渗碳层）；②ＨＲＢ；测量较软的材料（有色金属与退火钢）；