船舶材料与焊接讲义.ppt

目的与要求： 1、一般理解与掌握金属材料的力学性能及试验方法； 2、一般理解与掌握金属的晶体结构与结晶； 3、深刻理解与熟练掌握铁碳合金相图及其应用； 4、深刻理解与熟练掌握钢的热处理基本原理与工艺。 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。 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。2．拉伸过程在拉伸试验机上进行3．金属材料的拉伸曲线 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，明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。 (1)屈服点与屈服强度：屈服点：产生明显塑性变形的最低应力值.  σs = Fs/S0 屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标，大多数合金都没有屈服现象，屈服强度以σ0.2( 塑性变形量为0.2%，微量塑性变形) 表示。 金属材料在载荷作用下，断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度（曾称强度极限），以σb表示，单位为MPa。  σb = Fb / S0 式中：Fb—试样断裂前的最大载荷(N) S0—试样原始横截面( mm2)。 金属材料在载荷作用下，断裂前发生不可逆永久变形的能力就是塑性。常用的塑性指标是材料断裂时最大相对塑性变形，如拉伸时的断后伸长率和断面收缩率。 S0 - S 1 ψ = ————— ×100% S0式中：S0—试样原始面积（mm2）； S1—试样断裂后缩颈处的最小横截面积（mm2） 1．定义  指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料表面软硬程度的指标，因此硬度不是一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于试验方法试验条件。 1．原理用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。 （1）测量值较准确，重复性好，可测组织不  均匀材料（铸铁）； （2）可测的硬度值不高； （3）不测试成品与薄件； （4）测量费时，效率低。 洛氏硬度试验1．原理用顶角为120o金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试 样表面，经规定时间后卸除试验力，用测 量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。 4．测量范围  用于测量淬火钢、硬质合金等材料. 4.测量范围 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。HV≈HBS 机械零部件在工作过程中不仅受到静载荷或交变载荷作用，而且受到不同程度的冲击载荷作用，如锻锤、冲床、铆钉枪等。在设计和制造受冲击载荷的零件和工具时，必须考虑所用材料的冲击吸收功或冲击韧性。 实验表明，AK随温度的降低而减小；在某一温度范围，材料的AK值急剧下降，表明材料由韧性状态向脆性状态转变，此时的温度称为韧脆转变温度。 疲劳破坏 疲劳断裂 疲劳极限 疲劳极限：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（或当应力低于某值时，应力循环到无数次也不会发生疲劳断裂，此应力值 ）称为材料的疲劳极限。 四、疲劳极限( fatigue strength ) 许多机械零件如轴、齿轮、弹簧等许多工程结构都是交变应力下工作的，它们工作时所承受的应力通常都低于材料的屈服强度。材料在循环应力或交变应力作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为材料的疲劳破坏。 疲劳破坏与静载荷下的破坏不同，断裂前没有明显的塑性变化，发生断裂也较突然。这种断裂具有很大的危险性，常常造成严重的事故。据统计，大部分机械零件的失效是由金属疲劳造成的。因此，工程上十分重视对疲劳规律的研究。 * * * 教学重点、难点： 1、理解与掌握常用金属材料的力学性能指标； 2、铁碳合金相图的意义及应用； 3、热处理基本原理与工艺。 第一节 金属的力学性能 1．金属材料的性能 使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、