金属材料的力学性能简介课件.ppt

《工程材料与热加工基础》 第一章 金属的力学性能 第一章 金属的力学性能 教学目标: １．了解材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等力学性能及其测试原理； ２．强调各种力学性能指标的生产实际意义； ３．了解工程材料的物理性能、化学性能及工艺性能。　 金属的力学性能 定义 : 金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。 指标 : 弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、冲击韧性 、断裂韧度和疲劳强度等。 材料的其他性能 物理性能： 密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等； 化学性能： 耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等； 工艺性能： 铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。 第一节 强度和塑性 一、拉伸实验与拉伸曲线 1.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 第一节 强度和塑性 op段：比例弹性变形阶段； pe段：非比例弹性变形阶段； 平台或锯齿（s段）：屈服阶段； sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。 b点：形成了“缩颈”。 bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。 断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。 4.应力与应变曲线 二、强度和刚度 2.刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。 弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵抗弹性变形的能力。即： E=σ / ε 材料的E越大，刚度越大； E对组织不敏感； 零件的刚度主要决定于E，也与形状、截面等有关。 (2)抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。 它表示材料抵抗断裂的能力。 是零件设计的重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。 练习题一 拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率和断面收缩率的值？ 解： δ５=[（71-50）/50]x100%=42% S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2) S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2) Ψ=[(S0-S1)/S0]x100%=24% 练习题二 某工厂买回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%；ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ0=10mm）拉伸试验，结果如下：Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm；d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？ 解： 根据试验结果计算如下： бs＝Fs／s０＝(19x1000)/(3.14x52 )=242 ＞230MPa бb ＝Fb／ s０＝(34.5x1000)/(3.14x52 )=439.5 ＞410MPa δ5 ＝ [Δl ／l 0]x100% ＝[(63.1-50)/50]x100%=26.2% ＞23% ψ ＝ [ΔS ／S 0]x100% ＝60.31% ＞50% 材料的各项指标均合格，因此买回的材料合格。 (1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ) (1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ) (1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ) (2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) (3)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness ) (5) 锉刀法: 六.冲击韧性( notch toughness ): 七.疲劳强度( fatigue strength ): 表示材料经无数次交变载荷作 用而不致引起断裂的最大应力值。 1943年美国T-2油轮发生断裂 八.比强度 ( specific strength ):  材料的强度值与密度值之比。 作业 １．熟悉拉伸曲线 ２．掌握强度及塑性指标，了解这些指标在工程上的应用． ３．课后习题P21－１、４ 90～111 405～500 4.5 纯钛 23～36 180～280 7.87 纯铁 30～37 80～100 2.7 纯铝 比强度 强度 ( Mpa ) 密度 (g / cm3) 名称 《工程材料与热加工基础》——程晓宇 机械工程系 金工教研室 拉伸试样 2.拉伸过程 拉伸试样的颈缩现象 拉伸试验机 Δl F