第一章 金属材料的力学性能ppt课件.ppt

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1、第一章金属材料的力学性能第一节强度与塑性第二节硬度第三节冲击韧度第四节疲劳第五节断裂韧度一、拉伸试验在万能材料实验机上做拉伸实验第一节强度与塑性国标GB/T228—2002标准拉伸试样1、拉伸试样2、力一伸长曲线低碳钢力-伸长曲线二、强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，分为：屈服强度s、抗拉强度b、抗压强度bc、抗剪强度τb等。1、屈服点与屈服强度金属材料开始产生屈服现象时的最低应力值称为屈服点，用符号σs表示。σs=Fs/Ao式中Fs—试样发生屈服时的载荷（N）;Ao—试样的原始横截面积（mm2）。工业上使用的某些金属材料，如高碳钢

2、、铸铁等，在拉伸过程中，没有明显的屈服现象，无法确定其屈服点σs，按GB/T2228规定，可用屈服强度σ0.2来表示该材料开始产生塑性变形时的最低应力值。屈服强度为试样标距部分产生0.2%残余伸长时的应力值，即σ0.2=F0.2/Ao式中F0.2—试样标距产生的0.2%残余伸长时载荷（N）；Ao—试样的原始横截面积（mm2）。屈服强度的测定2、抗拉强度金属材料在断裂前所能承受的最大应力值称为抗拉强度，用符号σb表示。σb=Fb/Ao式中Fb—试样在断裂前所承受的载荷（N）；Ao—试样原始横截面积（mm2）。三、塑性金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。通过拉

3、伸试验可测定材料的塑性。常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率ψ。=(L1-L0)/L0ψ=(F0-F1)/F0第二节硬度硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV。一、布氏硬度布氏硬度试验示意图1、布氏硬度试验原理式中P—试验力（N）；d—压痕平均直径（mm）；D—硬质合金球直径（mm）2、选择试验规范根据被测金属材料的种类和试样厚度、选用不同大小的球体直径D，施加的试验力F和试验力保持时间，按表1—1所列的布氏硬变试验规范正确选择。材料布氏硬度0.102

4、F/D2备注钢及铸铁〈140≥1401030F单位：ND单位：mm铜及其合金〈3535～200〉13051030轻金属及其合金〈3535～80〉80251010铅、锡1布氏硬度试验规范3、试验的优缺点优点：试验时使用的压头直径较大，在试样表面上留下压痕也较大，所得值也较准确。缺点：对金属表面的损伤较大，不易测试太薄工件的硬度，也不适于测定成品件硬度。应用：布氏硬度试验常用来测定原材料、半成品和性能不均匀材料（如铸铁）的硬度。二、洛氏硬度1、洛氏硬度测量原理洛氏硬度HR=K-h/s式中，K为给定标尺的硬度数，S为给定标尺的单位，通常以0.002为一个硬度单位。洛氏硬度试验原理图2、常用

5、洛氏硬度标尺及适用范围标尺硬度符号所用压头总试验力F/N适用范围①HR应用范围AHRA金刚石圆锥588.420—88碳化物、硬质合金、淬火工具钢、浅层表面硬化钢BHRBφ1.588mm钢球980.720—100软钢、铜合金、铝合金、可锻铸铁CHRC金刚石圆锥147120--70淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢3、试验优缺点优点：操作简单迅速，效率高，直接从指示器上读出硬度值；压痕小，故可直接测量成品或较薄工件的硬度；对于HRA和HRC采用金刚石压头，可测量高硬度薄层和深层的材料。缺点：由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值三、维氏硬

6、度1、试验原理维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示，符号HV。HV=0.102×2F×Sin1360/2/d2=0.189F/d2式中F—作用在压头上试验力（N）；d—压痕两对角线长度的平均值（mm）。维氏硬度试验原理示意图2、常用试验力及其适用范围维氏硬度试验所用试验力视其试样大小、薄厚及其他条件，可在49.03—980.7N的范围内选择试验力。常用的试验力有49.03N、98.07N、196.1N、294.2N、490.3N、980.7N。维氏硬度试验适用范围宽，尤其适用测定金属镀层、薄片金属及化学热处理的表面层（渗碳层、渗氮层等）硬度，其结果精确可靠。3、试验优

7、缺点优点：与布氏、洛氏硬度试验比较，维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束；也不存在压头变形问题，压痕轮廓清晰，采用对角线长度计量，精确可靠，硬度值误差较小。缺点：其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。第三节、冲击韧度一、冲击试验方法与原理一次冲击弯曲试验通常在摆锤式冲击试验机上进行。冲击试样冲击试样有夏比V型缺口试样和夏比U型缺口试样两种:试验时，将试样放在试验机两支座上，。把质量为m的摆锤抬到高H