金属的力学性能课件.ppt

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1、1.3工程材料的性能本节主要内容及要求：理解常用力学性能的意义；掌握主要的力学性能指标，熟悉有关术语、符号含义及应用场合，了解其测定方法；重点：强度、塑性、硬度等力学性能指标。材料的性能定义:材料在使用和加工过程中表现出来的特性。分类:材料的性能疲劳性能热膨胀导热性耐蚀性化学稳定性使用性能工艺性能物理化学力学性能强度塑性硬度韧性耐磨性铸造工艺性能锻造工艺性能焊接工艺性能切削加工性能热处理性能1.3.1材料的力学性能材料在静载荷下的力学性能强度、塑性硬度：布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC材料在冲击载荷下的力学性能冲击韧性材料在交变载荷下的力学性能疲劳强度定义：

2、指材料在外力的作用下所表现出来的特性。载荷材料在外力作用下的变形与失效！？？一、强度强度(strength)指材料在外力的作用下，抵抗变形和破断的能力。测试方法：静载拉伸试验法塑性(plasticity)指材料在外力作用下，产生永久塑性变形而不破断的能力。材料的力学性能静载拉伸试验力—伸长曲线F(σ)esbkL(ε)FsFbO屈服弹性变形缩颈断裂开始塑性变形缩颈现象强度指标屈服强度(Re)：材料在屈服时(发生微量塑性变形）的应力值。抗拉强度（Rm）：材料在断裂前所能承受的最大应力值。弹性极限：试样保持纯弹性变形的最大应力值。力—伸长曲线FesbkLFsFb

3、O几种材料典型的σ—ε曲线材料的力学性能（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷）（b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、调质的合金钢）εεεσσσσs(a)(b)(c)条件屈服强度对没有明显的屈服现象的材料，用试样标距长度产生0.2%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度，用σ0.2表示，称为条件屈服强度。作图法确定：取ε＝0.2％作平行于曲线直线段的直线与曲线的交点B的应力值为条件屈服强度σ0.2σ0.2与σs的意义相同！材料的力学性能ABC0.2%强度是零件设计和选材的主要依据当零件所受的工作应力：

4、σ<σe时，材料只产生弹性变形；σe<σ<σS（σ0.2）时，材料除发生弹性变形外，还发生微量塑性变形；σS(σ0.2)<σ<σb时，材料产生明显塑性变形；σ>σb时，零件产生裂纹，最终断裂。零件设计和选材的一般原则对工作条件不允许有微量塑性变形的零件，根据弹性极限σe选材，如精密弹簧、炮筒。对工作条件不允许发生明显塑性变形的零件或构件，根据屈服强度值σs(σ0.2)选材，大多数机器可以预防事故发生。对无明显屈服现象的脆性材料，依据抗拉强度σb选材。二.塑性断面收缩率：指试样被拉断后，横截面积的相对收缩量，用“ψ”或“Z”表示。伸长率：指试样拉断后的相对伸

5、长量，用“δ”或“A”表示。提醒：生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一般，伸长率达5％或断面收缩率达10％的材料，即可满足大多数零件的使用要求。说明：δ和ψ值材料的塑性三、硬度常用测量方法布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV静载压入法定义：指材料表面抵抗局部塑性变形的能力，表征材料的软硬程度。用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，并保持规定时间，卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。压头工件（1）布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度实验过程布氏硬度计（1）布氏硬度HB(Brinell-hardne

6、ss)压头淬火钢球硬质合金球符号HBSHBW范围HBS≤450450≤HBw≤650应用退火和正火态钢、铸铁、有色金属等软材料的硬度。布氏硬度值在450~650HBS的材料布氏硬度值的表示硬度值放在HBS或HBW符号之前；符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷大小及载荷保持时间。例:120HBS10/1000/30保荷时间30s载荷1000kgf（9807N）钢球直径为10mm布氏硬度值为120布氏硬度特点优点：缺点：应用：压痕大，测量误差小，数据稳定，重复性强。压痕面积较大，测量费时。不适于测量成品零件或薄件的硬度。常用于测量较软材料，如灰铸铁、有色

7、金属、退火正火钢材的硬度。（2）洛氏硬度HR(Rockwllhardness)压头、硬度符号120º金刚石圆锥体钢球：HRAHRCHRB洛氏硬度实验原理用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力（预载荷＋主载荷）压入待测表面，保持规定时间,卸载后（卸除主载荷），测量的残余压痕深度增量，计算出硬度值。实验过程K为常数，金刚石压头时，K＝0.2mm淬火钢球压头时，K＝0.26mm1-1加预载荷P0h12-2加总载P0＋P1h23-3卸主载荷P1h3测得残余压痕深度增量:h=h3-h100112332h1h2hh3洛氏硬度值的表示

8、70~85HRA25~100HRB20~70HRC例如：50HRC