1.0金属的性能.ppt

第一章 金属的性能 工程材料的分类及用途 工程材料的种类： 钢铁材料: 铁和以铁为基的合金； 1.金属材料 非铁材料：钢铁材料以外的金属及 其合金。 2.无机非金属材料（陶瓷、玻璃） 3.有机高分子材料（塑料、橡胶、纤维） 4.复合材料 （树脂复合材料、陶瓷复合材料） 应力 σ=F/A F：外力 单位： N A：横截面积 单位： ㎡ σ：应力 单位：Mpa，1Pa=1N/㎡ 1Mpa=1 *106 N/m㎡ 强度 材料在外力作用，抵抗永久变形和 断裂的能力。 抗拉强度、抗压强度、抗扭强度、抗 剪强度 工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(σs)和抗拉强度(σb) 强度 拉伸试样： GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：圆形、矩形、异型及全截面．常用标准圆截面试样。 长试样：L0=10d0;短试样：L0=5d0 强度 强度 强度 强度 σ0.2=F0.2/So F0.2—试样产生标距长度的0.2%残 余伸长时载荷,N； Ao—试样的原始横截面积, mm2 。 硬度—洛氏硬度 韧性—冲击韧性 韧性：常以冲击韧性来衡量材料的韧性。 韧性—冲击韧性 韧性—冲击韧性 疲劳： 疲劳强度 疲劳强度 蠕变 蠕变：长期固定载荷下，载荷在屈服点以下 金属产生塑性变形的现象。（高温） 蠕变极限：金属在高温长时载荷作用下的塑 性变形抗力指标。 各种材料的蠕变与强度有关，如铝合金蠕变温度约100℃-200 ℃,钢材到300 ℃ -400 ℃以上才发生蠕变。 * 金属材料与热处理 使用性能：指零件或构件在正常工作时金属材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化学性能。 工艺性能：指金属材料在冷、热加工过程中应具备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。 金属材料的性能 在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时，大多以其力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是很重要的。 第一节 金属材料的力学性能 力学性能：又称为机械性能，指金属材料具有的抵抗一定外力作用而不被破坏的性能 力学性能指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等 载荷的概念及分类 载荷：金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。 分类： 按载荷性质分 静载荷：是指大小不变或变化过程缓慢的载荷 。 冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 交变载荷 ：是指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化析载荷。 按载荷作用形式分 拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等 应力： 单位面积上的内力称为应力。 金属材料受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其应力按下式计算 内力： 金属材料受外力作用时，为保持其不变形， 在材料内部作用着与外力相对抗的力，称为内力。 金属材料的强度是通过拉伸实验测定出来的。 拉伸实验：把试样安装在拉伸试验机上，并对试样施加一个缓慢增加的轴向拉力，试样产生变形，直至断裂。 强度： 分类： 拉伸试验机 拉伸曲线oe段是直线，金属产生弹性变形，载荷与试样伸长量成正比例关系，其比值称弹性模量，是衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。 载荷继续增加时开始产生塑性变形，曲线到达s时，载荷不再增大，试样仍继续被拉长，称屈服现象。后变形量随载荷的增加急剧增大（强化阶段），当载荷到达Fb点后，变形集中在试样的某一部位上，试样在该部位出现缩颈现象。继续施加载荷，试样在k点断裂。 弹性极限：材料保持纯弹性变形所能受到的最大应力，单位MPa 。即 σe=Pe/S0 Pe—试样在弹性变形内能承受的最大载荷（N）； A0—试样的原始横截面积（mm2 ） 屈服点σs：开始产生屈服现象时的应力称为屈服点，其含义指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力。 σs=Ps/S0 PS—试样发生屈服时的载荷（N）； S0—试样的原始横截面积（mm2 ）。 高碳钢的