工程材料的力学性能课件.ppt

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1、第1章工程材料的力学性能1.1材料的强度及塑性1.2材料的硬度1.3材料的冲击韧度1.4材料的断裂韧度1.5材料的疲劳强度第1章工程材料的力学性能材料的强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。材料的塑性是指材料在外力作用下断裂前发生不可逆永久变形的能力。材料的强度和塑性是材料最重要的力学性能指标之一，可以通过拉伸试验获得。1.1材料的强度及塑性第1章工程材料的力学性能1.1.1拉伸试验及拉伸曲线1.拉伸试验拉伸试验时，将试样两端装入拉伸试验机夹头内夹紧，随后缓慢加载。随着载荷的不断增加，试样随之伸长，直至拉断为止。

2、光滑圆柱形标准拉伸试样第1章工程材料的力学性能2.拉伸曲线在拉伸过程中，拉伸试验机上的自动绘图装置绘制出载荷(拉伸力)和伸长量之间的关系曲线，即拉伸曲线，也称力—伸长曲线。（1）弹性变形阶段（O-E）当载荷由零逐渐增加到Fe时，试样处于弹性变形状态，卸除载荷后试样可恢复到原来的形状和尺寸。OP阶段载荷与伸长量呈正比关系，即符合虎克定律。第1章工程材料的力学性能（2）屈服阶段（E-S）当载荷超过Fe后，试样开始产生塑性变形，或称永久变形，即卸除载荷时，伸长的试样只能部分地恢复，而保留一部分的残余变形。当载荷增加到Fs时，拉伸曲

3、线上出现平台或锯齿状，这种在载荷不增加的情况下，试样还继续伸长的现象称为屈服。第1章工程材料的力学性能（3）强化阶段（S-B）当载荷超过Fs后，由于塑性变形而产生形变强化，必须增大载荷才能使伸长量继续增加。此时变形与强化交替进行，直至载荷达到Fb时，试样的伸长量也达到最大值。（4）局部塑性变形阶段（B-K）当载荷达到后，试样的某一部位横截面急剧缩小，出现“缩颈”。此时施加的载荷逐渐减小，而变形继续增加，直到K点时试样断裂。第1章工程材料的力学性能1.1.2弹性极限与刚度1.弹性极限弹性极限是指材料保持弹性变形所能承受的最大应

4、力，用符号σe（MPa）表示。σe=Fe/A02.刚度刚度是指材料抵抗弹性变形的能力，它表征了材料弹性变形的难易程度，通常用弹性模量E来衡量。E=σ/ε第1章工程材料的力学性能1.1.3强度1.屈服点屈服点是指材料开始产生屈服现象的最小应力，它反映了工程材料抵抗塑性变形的能力，用符号σs（MPa）表示。σs=Fs/A0第1章工程材料的力学性能对于铸铁、高碳钢等没有明显屈服现象的金属材料，可测定其规定残余伸长应力值，用符号σr（MPa）表示，它表示材料在卸除载荷后，试样标距部分残余伸长率达到规定数值时的应力。σr0.2=Fr0

5、.2/A0第1章工程材料的力学性能2.抗拉强度(强度极限)抗拉强度是指材料在拉断前所承受的最大应力，它反映了材料抵抗断裂的能力，用符号σb（MPa）表示。σb=Fb/A0第1章工程材料的力学性能1.1.4塑性1.断后伸长率是指试样拉断后，标距的伸长量与原始标距的百分比，用符号δ表示。δ=(L1-L0)/L0x100％2.断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横断面积的百分比，用符号ψ表示。ψ=(S0-S1)/S0x100％第1章工程材料的力学性能1.2材料的硬度硬度是指材料抵抗比它更硬物体压入其表面的能力，

6、即受压时抵抗局部塑性变形的能力。目前生产中普遍采用的硬度试验方法主要有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。第1章工程材料的力学性能1.2.1布氏硬度以一定直径的球体(淬火钢球或硬质合金球)在一定载荷作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，测量其压痕直径，计算硬度值。布氏硬度值用压痕单位面积上所承受的平均压力来表示。第1章工程材料的力学性能压头为淬火钢球时，用符号HBS表示，适用于测量硬度值小于450HBS的材料；压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于测量硬度值在450～650HBW的材料。布氏硬度值一般不用计算方法求得

7、，而是先测出压痕直径d，然后从专门的硬度表中查得相应的布氏硬度值。第1章工程材料的力学性能布氏硬度的标注方法为：硬度符号之前用数字表示硬度值，符号之后依次用数字注明压头直径D、试验载荷F和载荷保持时间t（10～15s不标注）。例如，180HBS/10/1000/30，即表示用淬火钢球作为压头，在D=10mm，F=9807N，t=30秒的条件下，测得的布氏硬度值180。布氏硬度主要适用于测定各种铸铁，退火、正火、调质处理的钢，以及非铁合金等质地相对较软材料。第1章工程材料的力学性能1.2.2洛氏硬度洛氏硬度试验采用测量压痕深度

8、的方法来确定材料的硬度值。在初始试验力F0和总试验力(F0+F1)的先后作用下，将顶角为120°金钢石圆锥体或直径为1.588mm(1／16英寸)的淬火钢球压入试样表面，经规定保持时间后，卸除主试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算洛氏硬度值。第1章工程材料的力学性能压头压入的深度越小，则