第二章 金属材料的损坏与塑性变形ppt课件.ppt

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1、第二章金属材料的性能§2-1金属材料的损坏与塑性变形变形：零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化称为变形。分类：弹性变形和塑性变形。塑性变形也有有利的一面。一、与变形相关的几个概念1、载荷金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。根据作用性质分类静载荷：如吊车悬吊重物。冲击载荷：列车通过火车桥梁。交变载荷：火车车轮。根据作用形式不同分类拉伸载荷压缩载荷弯曲载荷剪切载荷扭转载荷2、内力工件或材料在受到外部载荷作用时，为使其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力。3、应力单位横截面面积上的内力称为应力。R—应力，Pa。F—

2、外力，N。S—横截面面积，m2。二、金属的变形金属变形的分类弹性变形：外力消失后变形消失，金属恢复到原来的形状。弹—塑性变形：一部分发生弹性变形，一部分发生塑性变形。断裂：破坏，不能再恢复。金属的塑性变形受到下列因素的影响：1、晶粒位向的影响2、晶界的作用3、晶粒大小的影响三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化加工硬化的概念：冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为“形变强化”或“加工硬化”。§2-2金属的力学性能金属材料必须

3、具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。力学性能指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度。一、强度金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度大小用应力表示。根据载荷作用方式不同分类：抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。抗拉强度通过拉伸实验测定。1、拉伸试样圆形、矩形、六方形。L0=5d短试样，L0=10d长试样2、力—伸长曲线3、强度指标（1）屈服强度ReL—试样的下屈服强度，MPa。FeL—试样屈服时的最小载荷，N。S0—试样原始横截面面积，mm2。（2）抗拉强度Rm

4、Rm—抗拉强度，MPa。Fm—试样在屈服阶段后所能抵抗的最打载荷，N。S0—试样原始横截面面积，mm2。二、塑性材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力称为塑性。1、断后伸长率AL0—试样原始标距长度，mm。Lu—试样拉断后的标距长度，mm。2、断面收缩率ZS0—试样原始横截面面积，mm2。Su—试样拉断后缩颈处的横截面面积，mm2。金属材料的断后伸长率和断面收缩率越高，其塑性越好。三、硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。常用的硬度实验法有布氏硬度实验法、洛氏硬度实验法、维氏硬度实验法。1、布氏硬度（1）布氏硬度

5、的定义使用一定直径的硬质合金球体，以规定的实验力压入试样表面，并保持规定时间后卸去实验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。布氏硬度值是用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位MPa。用符号HBW）表示。S—球面压痕表面积，mm2；F—实验力，N；D—压头直径，mm；D—压痕平均直径，mm。一般情况不用计算，而是根据压痕直径查表得出布氏硬度值。（2）布氏硬度的表示方法符号HBW之前的数字为硬度值，符号后面按以下顺序用数字表示实验条件。1）球体直径2）实验力3）实验力保持的时间（10～15s不标注）例如：170HBW10/1000/

6、30表示用直径10mm的钢球，在9807N的实验力作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。（3）应用范围及优缺点布氏硬度主要适用于测定灰铸铁、有色金属、各种软钢等硬度不是很高的材料。优点：试验力大、球体直径大，压痕直径大，能准确反映出金属材料的平均性能。缺点：操作时间长，不宜于测量成品及薄件。2、洛氏硬度（1）洛氏硬度的定义洛氏硬度实验是目前应用范围最广的硬度实验方法。它是采用直接测量压痕深度来确定硬度值的。采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主试验力，以测量的压痕深度来计算洛氏硬度值。（2）洛氏硬度

7、的表示方法符号HR前面的数字表示硬度值。HR后面的字母表示不同的洛氏硬度标尺。（3）常用洛氏硬度标尺及其适用范围：HRA适用于测量硬质合金、表面淬火层或渗碳层；HRB适用于测量有色金属和退火、正火钢等；HRC适用于测量调质钢、淬火钢等。洛氏硬度操作简便、迅速，应用范围广，压痕小，硬度值可直接从表盘上读出，所以得到更为广泛的应用。（4）洛氏硬度实验法的优缺点优点：操作简单迅速，能直接从刻度盘上读出硬度值；压痕较小，可以测定成品及较薄工件；测试的硬度值范围大，可测从很软到很硬的金属材料。缺点：压痕小，当材料的内部组织不均匀时，硬度数据波

8、动较大，测量值的代表性差，通常需要在不同部位测试数次，取其平均值来代表金属材料的硬度。四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。材料的冲击韧性用一次摆锤冲击弯曲实验来测定