1金属材料的力学性能精要.ppt

材料性能总结 决定材料性能实质： 构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。 材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程有密切的关系。 研究的意义： 性能决定了材料的用途。 性能决定了材料和零部件生产方法。 性能的变化规律为改变材料性能达到人们需求提供途径。 第一章 工程材料的性能 工艺性能—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。 使用性能—材料在使用过程中所表现的性能 力学性能 物理性能 化学性能 铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能、热处理工艺性能 第一节 静载时材料的力学性能 材料的力学性能 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、冲击韧度和疲劳强度等。 材料的性能 强度与塑性 作用在机件上的外力——载荷 F F F = F’ （MPa） 外力 —— 内力——应力 F’ F 静载荷 动载荷 σ= F’ /S 一.常用术语 1.应力与应变 应力：物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”，同截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。 F F 拉伸前 拉伸后 应变：物体形状尺寸所发生的相对改变。 物体内部某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比值称为“线应变” （1）弹性变形： 材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。 2.两种基本变形 F F F （2）塑性变形: 材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。 F F F 拉伸试验 F F L 拉伸前 拉伸后 k b b — 极限载荷点 F e e — 弹性极限点 s S — 屈服点 K — 断裂点 拉伸曲线 应力—应变曲线 o 材料的拉伸曲线 1、oe段：直线、弹性变形 2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形 5、b点出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，而后降低，但变形量增大，K点时试样发生断裂。 3、s s’段：水平线（略有波动）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。 4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形 ? ? s’ 指材料在外力作用下，产生屈服现象时的最小应力。 1．强度 材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 （1） 弹性极限（σe） 指金属材料能保持弹性变形的最大应力。 σe =Fe/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗弹性变形的能力。 （2） 屈服强度（σS） σS =Fs/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。 当材料单位面积上所受的应力σeσσs时，只产生微量的塑性变形。当σσs时，材料将产生明显的塑性变形。 条件屈服强度: σ0.2=F 0.2/S0 （MPa） 屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。 0.2%l0 b k F e s ? ? 对于低塑性材料或脆性材料： σb =Fb/S0 （MPa） （3）抗拉强度（σb ） 抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。 它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。 抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。 物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力 屈服强度与抗拉强度的比值σS / σb称为屈强比。 屈强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载荷或某些意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但若屈强比过小，则材料强度的有效利用率太低。 2. 塑性 常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标。 伸长率： 材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。 断面收缩率: F F L 良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。 3．刚度 在弹性阶段： 材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。 比例系数E 称为弹性模量，它反映材料对弹性变形的抗力，代表材料的“刚度” 。 所以： E — 材料抵抗弹性变形的能力越大。 弹性模量的大小主要取决于材料的本性，随温度升高而逐渐降低。 4、硬度 定义：材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。 1)布氏硬度HB 布氏硬度计 压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。 120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。 布氏硬度压痕 表示方法：硬度值+HBS(HBW)+D+F+t 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 应用：适于