第一章_金属力学性能技术分析.ppt

金属的力学性能 主要内容包括 1.金属力学性能指标的本质、物理概念、实用意义，以及各种力学性能指标间的相互关系； 2.影响金属力学性能的因素，提高金属 力学性能的方向和途径； 3.金属力学性能指标的测试技术 性能 使用性能 工艺性能 力学性能：材料受力时表现出来性能 物理性能、化学性能 材料使用时表现出的性能 材料加工时表现出的性能 热加工工艺性能：铸造、锻压、焊 接、热处理 冷加工工艺性能：切削加工 力的相关术语 1）载荷 载荷分为静载荷、冲击载荷及变动载荷三种。 2）变形 3）应力（σ）/??lf??/ 金属材料在使用和加工过程中所受到的各种外力统称为载荷，用符号 F表示。 金属材料受到载荷作用而产生的几何变形和尺寸的变化称为变形。 变形分为弹性变形和塑性变形。 也就是单位面积所能承受的载荷大小。即σ=F/S 一、拉伸试验（测量和计算强度与塑性指标） 强度与塑性 标准 试样 断后 试样 长试样: L0=10d0 短试样： L0=5d0 低碳钢拉伸曲线 op段，伸长量与载荷成正比，属于弹性变形阶段 pe段，伸长量与载荷不成正比，属于弹性变形阶段 ek段，属于塑形变形阶段 二、强度 1.定义： 2.意义： 3.强度指标 1)弹性极限 材料受到外力时，产生弹性变形时所能承受的最大应力。 用符号σe表示。 σe=Fe/Ao 式中Fe—试样发生弹性变形时的最大载荷（N）; Ao—试样的原始横截面积（mm2）。 金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂 的能力称为强度。 强度指标是机器零件选材和设计的主要依据。 2）屈服点与屈服强度 金属材料开始产生屈服现象时的最低应力值称为屈服点，用符号σs表示。 σs=Fs/Ao 式中Fs—试样发生屈服时的载荷（N）; Ao—试样的原始横截面积（mm2）。 工业上使用的某些金属材料，如高碳钢、铸铁等，在拉伸过程中，没有明显的屈服现象，无法确定其屈服点σs ，按GB/T2228规定，可用屈服强度σ0.2来表示该材料开始产生塑性变形时的最低应力值。 屈服强度为试样标距部分产生0.2%残余伸长率时的应力值，即 σ0.2=F0.2/Ao 式中 F0.2—试样标距产生的0.2% 残余伸长时载荷（N）； Ao—试样的原始横截面积（mm2） 3）抗拉强度 金属材料在断裂前所能承受的最大应力值称为抗拉强度，用符号σ b表示。 σ b=Fb/Ao 式中 Fb—试样在断裂前所承受的载荷（N）； Ao—试样原始横截面积（mm2）。 三、塑性 1.定义 金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆永久变形的能力称为塑性。 2.意义 1）断后伸长率? ?=(L1-L0)/L0 材料有一定的塑性既能保证安全性，又能使材料便于 加工（工艺性能）。 3.常用的塑性指标 2）断面收缩率ψ ψ=(S0-S1)/S0 客观的 硬度 硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 1.布氏硬度 （HBW、HBS） 2.洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等） 3.和维氏硬度（HV） 一、定义 可用硬度试验机测定。 二、常用的硬度指标 硬度测试原理 各种硬度表示方法、特点及应用范围 硬度测定 方法 表示方法 特点 应用范围 布氏硬度（HB） 450HBW5/750/20表示用直径5mm的硬质合金球，在750kgf载荷下保持20s,测定的布氏硬度值为450。 测试值稳定，准确，但测量费时，且压痕较大。 不适测薄件或成品；常用于测HBW值小于650的材料，如灰铸铁、非铁合金及退火、正火、调质钢等 洛氏硬度 （HR） 50~55HRC,数值越大，表示材料越硬。 操作迅速简便，压痕小，不如布氏硬度精确，一般需测不同部位几处，求其算术平均值。 适宜大量生产成品检验 维氏硬度 （HV） 500Hv100/20表示在试验载荷100kgf下保持20s测定的维氏硬度值为500 载荷小，压痕浅. 特适测软、硬金属及陶瓷等非金属材料，尤其是极薄的零件和渗碳层的硬度；还可测显微组织硬度。 冲击韧性与疲劳极限 用试样的断口处截面积SN（cm2）去除AK（J）即得到冲击韧度，用ak