工程材料的性能a要点.ppt

第1章 工程材料的性能 1.1 概述 1.2 材料在静载荷作用下的主要力学性能指标 1.3 材料在动载荷作用下的力学性能 1.4 材料力学性能指标的应用实践 1.1.1 材料的性能 1.力学性能 材料在各种形式力作用下所表现出的特性称为材料的力学性能，包括强度、塑性、硬度、韧性、抗疲劳性等。 2.物理性能 工程材料的物理性能主要指密度、熔点、导热性、导电性、磁性及热膨胀性等。 3.化学性能 材料的化学性能是指材料在室温或高温下抵抗各种介质化学作用的能力。 4.工艺性能 材料的工艺性能是指材料适应加工工艺要求的能力。 材料在载荷(外力)作用下的表现或反应，人们习惯称之为力学行为。材料在载荷作用下，对于塑性材料来说会产生弹性变形、塑性变形，直至断裂。 1.2 材料在静载荷作用下的主要力学性能指标 静载荷是指加载方式不影响材料的变形行为，加载速率较为缓慢的载荷。材料在静载荷作用下的主要力学性能指标有弹性、刚度、强度、塑性、硬度等。 1.2.1 拉伸实验 1.2.2 硬度 1.2.3 断裂韧性及应用 1.2.1 拉伸实验 1.实验过程 (1)标准试样和标距 (2)拉伸过程 (3) 屈服点σs和屈服强度σ0.2 (4) 抗拉强度σb (5) 塑性　 1）断后伸长率δ δ＝［（L1-L0）/L0］×100% 注意：δ和δ5的区别。 1.2.2 硬度 硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力，即抵抗硬物压入或划伤的能力,它是衡量材料软硬程度的力学性能指标。 材料的硬度越高，其耐磨性通常越好，并且材料的硬度与它的力学性能（如强度、塑性）和工艺性能（如切削加工性、焊接性能等）之间存在着一定的对应关系，所以硬度是材料最常用的性能指标之一。在一些零件图中硬度是检验产品质量的重要指标。 2.洛氏硬度（HR） (1)测试原理 洛氏硬度值用主载荷作用下试样产生塑性变形压痕深度BD来确定。 (2)表示方法 硬度标尺：HRA、 HRB 、HRC，C标尺最常用。如250HRC。 (3)适用范围 在批量的成品或半成品质量检验中广泛使用，也可测定较薄工件或表面有较薄硬化层的硬度。 3.维氏硬度(HV) (1)测试原理 和布氏硬度试验原理基本相同。 (2)表示方法 例如：640HV30/20。 (3)适用范围 用于测量金属镀层薄片材料和化学热处理后的表面硬度。 各硬度值之间大致有以下关系： 布氏硬度值在200～450范围内，HBS(HBW)=10HRC； 布氏硬度值小于450HBS， HBS≈HV。 1.2.3 断裂韧性及应用 材料抵抗裂纹扩展断裂的能力叫断裂韧性。机械零件的传统强度设计为σ[σ]=σ0.2/n(n为安全系数),一般认为用此式设计的零件是安全的,不会产生塑性变形，更不会断裂。但是，有些高强钢制造的零件或大型焊接构件如桥梁、船舶等，有时会在工作应力远低于材料屈服强度甚至低于许用应力的条件下突然发生脆性断裂，这种工作应力远低于材料屈服强度的断裂叫低应力脆断。 3.断裂韧度KⅠC及其应用 (1)断裂韧度KⅠC 裂纹扩展时的临界应力场强度因子值称为材料的断裂韧度，用KⅠC表示，单位为MPa·m1/2。 (2)材料KⅠC的测定原理 当?KⅠ≥KⅠc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断，此式称为K判据。 (3)KⅠc的应用 KⅠc＞? 1)确定对材料所要求的断裂韧度KⅠc 2)估算断裂时的临界裂纹长度ac 3)确定构件断裂时的临界应力σc 1.3 材料在动载荷作用下的力学性能 动载荷是指突加的、冲击性的，大小和方向随时间而变化的载荷。材料在动载荷作用下的力学性能，包括冲击韧度和疲劳强度。 1.3.1 冲击韧度 1.3.2 疲劳强度 1.3.1 冲击韧度 材料的韧性是指材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料塑性和强度的综合表现。 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧度。 1.摆锤冲击实验 冲击韧度值用公式表示： 2.材料的脆性转变温度 1.3.2 疲劳强度