第一章_工程材料的力学性能.ppt

温 州 大 学 湖南工业职业技术学院 第一章 金属材料的力学性能 金属材料的力学性能是指金属材料在外力作用下所反映出来的性能。 主要性能指标有： 弹性、塑性、刚性（度）强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性 * * 金属材料的力学性能之一弹性与塑性 弹性 金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能回复其原来形状的性能，叫做弹性。 弹性变形 随着外力消失而消失的变形，叫做弹性变形。 塑性 金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能叫做塑性。 塑性变形 在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做塑性变形， * 金属材料的力学性能之二强 度 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力——强度。 分 类 拉力——抗拉强度 压力——抗压强度 弯曲力——抗弯强度 * 强度与塑性指标 工程上通用的表示塑性的指标为： 延伸率（δ） 断面收缩率（ψ） 工程上通用的表示强度的指标为： 屈服强度（σs、 σ0.2） 抗拉强度（ σb） * 强度和塑性指标的测定拉伸实验 拉伸实验在材料试验机上进行 拉伸试样 低碳钢拉伸图 * * 强度和塑性指标的计算公式 根据拉伸实验结果进行计算，计算公式分别为： δ =（L-L0）/L0×100% Ψ=（F0-F）/F0 ×100% σs=Ps/ F0 （MPa） σb=Pb/ F0 （MPa） σe=Pe/ F0 （MPa） F0——试样的原始横截面积（mm2） F——试样断裂后的横截面积（mm2） Ps ，Pb 分别为屈服点和最大点的拉力（N） l0，l 分别为试样断裂前后的长度 * 强度和塑性指标的重要意义 强度 机械设计和选材的重要依据。一般零件的许用应力必须小于屈服强度。无明显屈服点的零件，许用应力小于抗拉强度。 对于弹性元件其许用应力应小于弹性极限。 塑性 是金属材料进行塑性加工的必要条件。 是零件安全使用的可靠保证。 * 金属材料的力学性能之三刚 度（E） 刚度（弹性模量）金属材料抵抗弹性变形的能力。 材料本身，加工工艺影响小 温度升高而降低 零件能否顺利进行加工 影响零件的加工精度 * 金属材料的力学性能之四硬 度 金属材料抵抗比它更硬的物体压入其内的能力，叫做硬度。 根据测定硬度的实验方法不同来分类。 布氏硬度 （HBS） 洛氏硬度 （HR） 维氏硬度 （HV） 。。。 * 布氏硬度的测定 用布氏硬度计 HBS——压头为钢球，用于测量450HBS HBW——压头为硬质合金,用于测量450HBW 计算公式： HBS=压入载荷（N）/压痕表面积（mm2） 压头是直径为D的钢球或硬质合金球。 * 洛氏硬度的测定 用洛氏硬度计 洛氏硬度计用金刚石圆锥或小钢球为压头，实验时是根据测量到的压入深度，转变成刻度盘上的数据。 * 洛氏硬度的分类及应用 标度 压头 总载荷（kg） 应用范围 适用材料 HRA 120o金刚石圆锥 60 70~85 硬质合金、 表面淬火的钢 HRB Φ1.588mm 钢球 100 25~100 软钢、退火钢、 铜合金 HRC 120o金刚石圆锥 150 20~67 液火钢、调质钢等 * 维氏硬度的测定 采用正四棱锥体为压头，用压痕单位面积上的载荷来计量硬度值。所加负荷较小（5～120kgf），它所测定的硬度值比布氏、洛氏精确，压入深度浅，适于测定经表面处理零件的表面层的硬度。 * * 硬度的意义 硬度试验是一种非破坏性实验，可以直接在零件上测量。一般零件图上标有硬度作技术要求。 可根据硬度值估计出材料的近似抗拉强度和耐磨性。 硬度与工艺性之间也有一定的关系，可作为选择加工工艺的参考。 * 金属材料的力学性能之五冲击韧度 冲击韧度——金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 冲击韧度的测定在冲击实验机上进行。 ak=Ak/F 意义：① 用于受较大冲击载荷的零件； ② 检验热加工工艺质量。 * 金属材料的力学性能之六疲劳强度 疲劳破坏____受交变载荷作用的零件，发生断裂时的应力，远低于材料的屈服强度，这种破坏现象，叫做疲劳破坏 疲劳强度——当金属材料在无数次重复或交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力,叫做疲劳强度。 疲劳强度通常在旋转对称弯曲试验机上进行。 用符号σ-1表示弯曲疲劳强度 * 产生疲劳破坏的原因 材料有杂质、表面划伤等缺陷 应力集中 微裂纹 裂纹扩展 破 坏 * 金属材料的力学性能之七断裂韧性 异常断裂现象 在材料的强度、塑性、冲击韧性等都符合设计要求的情况下，零件在使用过程中出现突然断裂事故。 。原因 研究表明这种断裂事故产生的原因是于内