常用工程材料.pptx

常用工程材料 力学性能 常用金属材料 金属材料的腐蚀与防护 常用非金属材料 力学性能 力学性能：指材料在外力作用下所表现出来的特征。常用的有强度、塑性、刚度、硬度、韧性、疲劳极限和耐磨性等指标。 拉伸试验 静载荷拉伸试验是生产和实验中最常用的力学性能检测和试验方法之一。材料的一些力学性能可以通过拉伸试验获得。通过拉伸试验所得的力学性能指标，在整个材料力学的强度计算中几乎都要用到。更重要的是，工程设计中所选用的材料力学性能指标大都是以拉伸试验为主要依据的。 低碳钢的拉伸图全面而具体的反映了整个变形过程。 采用退火低碳钢（标准拉伸试样）作为材料。 拉伸试验试样 试验前，将被测材料制成一定形状和尺寸的标准拉伸试样。 长试样：l0=10d0 短试样：l0=5d0 l0为标距长度，d0为直径，规定d0=10mm。 拉伸试验装置 钢筋高速拉伸试验机 拉伸试验装置 电子拉伸试验机 拉伸试验装置 各向异性材料拉伸试验机 拉伸试验曲线图 强度 强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 若将断裂看成变形的极限，则可将强度称为变形的抵抗能力。 强度 比例强度σp：在弹性变形阶段，应力和应变关系完全符合虎克定律，极限应力即为比例强度，亦称比例极限。 弹性强度σe：在完全卸载后不出现任何明显的微量塑性变形的极限应力值即为弹性强度，亦称弹性极限。 屈服强度σs：在外力作用下，材料产生屈服现象时的应力值即为屈服强度，亦称屈服极限。 抗拉强度σb：在受力过程中，材料所能承受的最大载荷Fb处对应的应力值即为抗拉强度，亦称抗拉极限。 刚度 塑性 硬度 硬度：是材料局部表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形的能力。 硬度是反应材料软硬程度的一种性能指标。它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。 硬度试验方法 静压法 划痕法 回跳法 显微硬度 高温硬度 布氏硬度 用直径为D（一般为10mm）的钢球或硬质合金球压头，以相应的试验载荷F（一般为3000kg）压入试样表面，保持规定的时间，卸载后测量试样表面的压痕直径d，计算出压痕球冠形表面积，进而得到所承受的平均应力值，即为布氏硬度值，符号为HB，单位为千克力/mm2（N/mm2）。 具体试验时，硬度值可据实测的d按已知的F、D值查表求得。 布氏硬度 用淬火钢球作压头测得的硬度用符号HBS表示，适合于测量布氏硬度值小于450的材料，如HBS230。 用硬质合金球作压头测得的硬度用符号HBW表示，适合于测量布氏硬度值450-650的材料，如HBW550。 布氏硬度试验的优点是因压痕面积大，测量结果误差小，且与强度之间有较好的对应关系，故有代表性和重复性。但同时也因压痕面积大而不适宜于成品零件及薄而小零件的检验。 布氏硬度（HB）一般用于材料较软的时候，如铸铁、有色金属及退火、正火和调质处理的钢材。 洛氏硬度 采用一定规格的压头，在一定载荷作用下压入试样表面，然后测定压痕的深度（以0.002mm作为一个硬度单位）来计算并表示的硬度值称为洛氏硬度，符号为HR。 洛氏硬度 当使用顶角为120°的金刚石圆锥压头、总载荷为588.4N时，表示为HRA，测量范围为HRA20~88，适用于测量高硬度表面、硬质合金等。 当使用直径为1.5875mm的淬火钢球、总载荷为980.7N时，表示为HRB，测量范围为HRB20~100，适用于测量软钢、灰铸铁、有色金属等。 当使用顶角为120°的金刚石圆锥压头、总载荷为1471N时，表示为HRC，测量范围为HRC20~70，适用于测量淬火回火钢。 洛氏硬度应用最广泛，一般生产中HRC用得最多。 洛氏硬度值越小说明试样硬度越大。 维氏硬度 用一个相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石压头，以相应的试验载荷（不大于120kg）压入试样表面，经保持规定的时间，卸载后在试样表面压出一个倒置的正四棱锥压痕，测量压痕两对角线长度，求其算术平均值，计算试样表面的压痕表面积，进而得到所承受的平均应力值，即为维氏硬度值，符号为HV。 维氏硬度适用范围宽（HV5~1000），可以测从极软到极硬材料的硬度，尤其适用于极薄工件及表面薄硬层的硬度测量（如化学热处理的渗碳层、渗氮层等），其结果精确可靠。缺点是测量较麻烦，工作效率不如洛氏硬度高。 维氏硬度 韧性 韧性 摆锤式冲击试验原理图 韧性 摆锤式冲击试验机 韧性 特别注意：冲击韧度值是在大能量一次冲断试样条件下测得的性能指标。但实际生产中许多机械零件很少是受到大能量一次冲击而断裂，多数是在工作时承受小能量多次冲击后才断裂。材料在多次冲击下的破坏过程是裂纹产生和扩展的过程，是每次冲击损伤积累发展的结果，它与一次冲击有着本质