机械工程材料第一章材料性能.ppt

* * 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。 工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。 屈服强度反映材料抵抗永久变形的能力，是最重要的零件设计指标之一； 抗拉强度反映材料抵抗断裂破坏的能力，也是零件设计和材料评价的重要指标。 * 并不是所有材料都有韧脆转变现象！ * 机 械 工 程 材 料 教 师：于玉城 电 话E-mail：yuyucheng9@ 材料科学与工程学院 * 第一章 材料的性能 包括两方面 材料使用性能 材料工艺性能 力学性能（强度、塑性韧性等） 物理性能（光、热、电、磁等） 化学性能（氧化、腐蚀等） 生物性能（相容性、自恢复性等） 切削加工性能（可切削性） 锻造性能（适合锻造与否） 铸造性能（适合铸造与否） 焊接性能（容易焊接与否） 热处理性能（可热处理强化） * 第一节 材料的力学性能 ——材料受外力作用时所表现的性能称为力学性能，又称机械性能。 ——材料在外力作用下将发生形状和尺寸变化称为变形;外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形;不能恢复的变形称为塑性变形。 * 一、低碳钢拉伸变形四阶段 低碳钢的应力-应变曲线 弹性变形（OA） 屈服变形（BC） 均匀变形（CD） 集中变形（DE） 低碳钢的集中变形（缩颈） * 1、弹性 定义： 金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。 指标：弹性极限?e 比例极限?p * 2、刚度 定义：材料受力时抵抗弹性变形的能力。 指标：弹性模量E。 特点：非常稳定。 * 二、强度与塑性 1、强度 材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。 屈服强度?s：材料发生塑性变形而力不增加时的应力值。 条件屈服强度?0.2：残余变形量为0.2%时的应力。 抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 * 2、塑性 材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 伸长率 ?： 断面收缩率 ? 拉伸前 断裂后 * 知识提高 ①当L0=10d0 时，伸长率用? 表示； 当L0=5d0 时，伸长率用?5 表示。 ②当材料出现缩颈时，由于大量的塑形变形集中在局部，因此有?5 ?。 ——由于伸长率与试样的尺寸有关，因此用收缩率表示塑性更接近真实变形。 * 知识提高 ③脆性材料与韧性材料 δ 2 ~ 5% 脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 韧性材料 δ 10% 塑性材料 ④ ? ? 时，无颈缩，脆性材料 ? ? 时，有颈缩，塑性材料 无颈缩试样 有颈缩试样 * 三、硬度 ——指材料对局部塑性变形的抗力，常用压入法测量。 1、布氏硬度（HB） （1）测试原理：以单位压痕面积载荷大小衡量硬度高低。 加载规范：压头直径、载荷大小、加载时间 * （2）表示方法 ——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。 * 表示方法具体举例 150HBS10/3000/10 采用直径10mm的淬火钢球压头，载荷3000kg，加载时间10s的规范下测得的布氏硬度为150。 思考：550HBW10/1000/30的含义。 150HB 硬质合金压头 * （3）布氏硬度的特点 ——压痕大，数据稳定、重复性好； ——压痕大，有时不能在成品上直接检验； ——不同材料要更换加载规范，测量时麻烦。 （4）布氏硬度应用 ——适于测量退火、正火、调质钢，铸铁及有色金属的硬度。 * 2、洛氏硬度（HR） （2）测试规范 根据压头类型和主载荷不同, 常用的标尺为A、B、C，分别用HRA、HRB、HRC表示。 洛氏硬度测试示意图 （1）测试原理：以压痕深度(h1-h0)衡量硬度大小。 * （3）应用及特点 HRA：金刚石圆锥压头，50kgf主载荷，用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB：淬火钢球，90kgf主载荷，用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC，金刚石圆锥压头，140kgf主载荷，用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。 * 洛氏硬度特点 操作快捷，适用范围广，可用于成品检验； 测量结果分散度大，不同标尺不可直接比较。 * 3、维氏硬度 （1）测试原理 压头为对面夹角136四棱锥，测试原理同布氏硬度相同。 维氏硬度原理 维氏硬度压痕 * （2）维氏硬度特点 显微维氏硬度计 维氏硬