教学课题第1章工程材料的主要性能ppt课件.ppt

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1、教学课题：第1章工程材料的主要性能1.材料的使用性能■材料的力学性能■材料的物理化学性能2.材料的工艺性能本章重点内容学习目的通过本章的学习，掌握材料常用的力学性能指标及力学性能指标在选材中的应用1.常用的力学性能指标2.力学性能指标在选材中的意义思考：材料的性能有哪些？材料的性能是由什么决定的？如何衡量这些性能？钢丝、铁丝、铜丝和铝丝四者的性能有那些区别？不同服役条件下应具备哪些性能？材料的性能有哪些？材料的性能包含工艺性能和使用性能。使用性能：是指材料在服役条件下，为保证安全可靠地工作，材料所必须具备的性能。如：力学性能、物理性能、化学性能。工程材料使用性能的好坏，决定了它的使用寿命和

2、应用范围。工艺性能：是指制造工艺过程中材料适应某种成形加工的性能。如：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性。工程材料工艺性能好坏，直接影响零件或构件的制造方法和制造成本。1.1.1材料的力学性能力学性能：是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。一、低碳钢常温静载拉伸实验标准拉伸试样：长试样L0=10d0短试样L0=5d0应力(σ)：单位横截面积的内力1.拉伸曲线分析oe弹性变形阶段csd屈服阶段db强化阶段bk缩颈阶段k试样断裂1.拉伸曲线分析弹性变形阶段①e点以前产生的变形是可以恢复的弹性变形，e

3、点对应了弹性变形阶段的极限值，称为弹性极限，以σe表示（单位为Mpa）。②oe段近似为一直线，直线的斜率代表弹性模量E，弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。弹性模量的大小主要取决于金属的本性（晶格类型和原子结构），而与金属的显微组织无关。工程上称为材料的刚度，表示材料弹性变形抗力的大小。1.拉伸曲线分析屈服阶段②图形上出现平台，即载荷无明显增加，试样继续伸长，材料丧失了抵抗变形的能力，这种现象叫屈服。①当应力超过σe时，试样开始出现塑性变形。③σs为屈服阶段的最小应力，称为屈服强度（屈服点）。式中Fs——屈服时的最小载荷（N）；S0—

4、—试样原始截面积（mm2）其含义是：当σ>=σs时，认为材料开始产生塑性变形；当σ<σs时，认为材料不产生塑性变形。零件发生塑性变形，意味着零件散失了对尺寸和公差的控制，因此工程中常根据σs确定材料的许用应力。1.拉伸曲线分析屈服阶段④对于铸铁等脆性材料，无明显屈服阶段，可用规定残余伸长应力σ0.2表示。σ0.2表示试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到0.2%时的应力，也称为名义屈服强度。1.拉伸曲线分析强化阶段①在屈服阶段以后，欲使试样继续伸长，必须不断加载。即随着试样塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为变形强化（或称加工硬化）。②材料在拉断前所承受的最大应力称为抗拉强

5、度σb。式中Fb——试样断裂前所承受的最大载荷（N）；S0——试样原始截面积（mm2）其含义是：当σ>=σb时，材料将会断裂，当σ<σb时，材料不会断裂。1.拉伸曲线分析缩颈阶段当应力达到σb时，试样就在某个薄弱部位形成缩颈。由于试样局部截面的逐渐减小，故应力也逐渐降低，当达到曲线上的k点时，试样发生断裂。2.强度指标强度是指材料在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。其中抵抗塑性变形的能力，用屈服强度σs表示，无明显屈服阶段，可用规定残余伸长应力σ0.2表示；抵抗断裂的能力，用抗拉强度σb表示。σs与σb的比值叫做屈强比，屈强比愈小，工程构件的可靠性愈高，屈强比太小，则材料强度的有效利

6、用率太低，一般取值在0.65～0.75。②断面收缩率塑性是指材料断裂前发生最大变形的能力。3.塑性指标①断后伸长率式中L0，L1——分别为试样原始标距和被拉断后的标距（mm）。式中S0，S1——分别为试样原始截面积和断裂后缩颈处的最小截面积（mm2）。③塑性对材料的意义a.提高安全性：塑性好的材料，在受力过大时，首先产生塑性变形而不突然断裂，因此比较安全。b.便于压力加工成型：塑性好的材料可以发生大量塑性变形而不破坏，易于通过塑性变形加工成形状复杂的零件。加工硬化：材料经过加工产生塑性变形后，强度、硬度上升，而韧性、塑性下降的现象。4.加工硬化二、硬度实验材料抵抗另一硬物体压入其内的能力叫硬

7、度，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念。硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其他机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。1.布氏硬度实验过程一定直径的球体(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。