材料成型工艺基础.doc

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1、材料成型工艺基础机械性能的主要机械性能有:弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。首先解释一下相关概念：弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的能力。刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。疲劳强度：当金属材料在无数次重复活交变载荷作用下而不致引起断裂的最大

2、应力。断裂韧性：用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标!!!!!!!!金属材料疲劳断裂的特点是：（1）载荷应力是交变的；（2）载荷的作用时间较长；（3）断裂是瞬时发生的；（4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：（1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低丁材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。（2）低周疲劳：指

3、在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下，应力循环周数在10000^100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主耍作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。（3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。(4)腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质(如酸、碱、海水、活性气体等)的共同作用下，所产生的疲劳破坏。(5)接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。*塑性是指金属材料在载荷外力的作用下

4、，产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个指标来衡量。*硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。1•布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积Z比值，即为布氏硬度值(IIB),单位为公斤

5、力/伽2(N/mm2)o2•洛氏硬度(HR)当IIB〉450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120。的金刚石圆锥体或直径为1.59.3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。3维氏硬度(HV)以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕I叫坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)O*强度材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限（。b）、抗弯强度极限（。bb）、抗压强度极限（。

6、be）等金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能*强度极限:材料在外力作用下能抵抗断裂的故大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度极限，以Ob表示，如拉伸试验曲线图屮最高点b对应的强度极限，常用单位为兆帕（MPa）,换算关系有：lMPa=lN/m2=（9.8）-lKgf/mm2或lKgf/mm2=9.8MPa。b二Pb/Fo*屈服强度极限:金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时，虽然应力不再增加，但是试样仍发生明显的塑性变形，这

7、种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服吋的应力称为屈服强度极限，用os表示*弹性极限:材料在外力作用下将产生变形，但是去除外力后仍能恢复原状的能力称为弹性。金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限，相应于拉伸试验曲线图中的e点，以oe表示，单位为兆帕（MPa）：oe二Pe/Fo式中Pe为保持弹性时的最大外力*弹性模数：这是材料在弹性极限范围内的应力。与应变5（与应力相对应的单位变形量）Z比，用E表示，单位兆帕（MPa）：E二o/各二tgci式中a为

8、拉伸试验曲线上o-e线与水平轴o-x的夹角。弹性模数是反映金属材料刚性的指标（金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性）。（-）应力的概念，物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力，在无外力作用条件下平衡于物体内部的应力称为内应力-）机械性能，金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金属材料的机械性能（也称为力学性能）。金属材料承受的载荷有多