第一章节__金属材料的力学性能幻灯片.ppt

第四节 高温下材料的力学性能 高压蒸气锅炉、内燃机、航空航天发动机等机器设备中的一些构件是长期在较高温度下运行的。 所谓高温是指机件的服役温度超过金属的再结晶温度。 如何评价材料的高温力学性能，并运用这些力学性能评估高温构件的安全性和寿命，是一个十分复杂和问题。 第四节 高温下材料的力学性能 图为撞击倒塌之后的世贸中心原址一片狼籍 第四节 高温下材料的力学性能 第二架飞 机撞向世贸中心大楼时的一刹那 * 2）上世纪50年代美国北极星导弹发动机壳体，采用σb=1400MP的超高强度钢制造，经过一系列的传统韧性指标检验合格后，却在点火后发生脆断； 4）Y——与试样和裂纹尺寸及加载方式有关的因素；a——试样中裂纹的半长；σ——外加的应力。随着拉应罚的增加，裂纹尖端的应力强度因子K1也逐渐增大。当K1增大到某一值时，裂纹突然出现失稳的扩展，导致试样脆性断裂。此时的K1记为Kic称为应力场强度因子的临界值。它就是材料的断裂韧度。 第一章 金属材料的力学性能 第一节：静载荷条件下材料的力学性能 第二节：非静载荷时材料的力学性能 第三节：金属材料的断裂韧度 第四节：高温下材料的力学性能 金属材料的性能 1）使用性能：在使用过程中表现出的性能——力学性能、物理性能、化学性能等。 力学性能（又称机械性能）——是指材料抵抗外力（载荷）作用的能力。设计零件时是由力学性能作为主要设计依据的。 2）工艺性能：在各种加工过程中表现出来的性能。如：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能等。 第一节 静载荷条件下 材料的力学性能 静载荷——是指对材料缓慢地施加载荷，使材料的相对变形速度较小时的载荷（一般是小于0.01mm/s）。 动载荷——（1）是指加载速度比较快，使材料的塑性变形速度也较快的冲击载荷。（2）作用力大小与方向作周期性变化的交变载荷。 一、静拉伸试验及材料的强度与塑性 标准拉伸试样（GB228—87） L0——试样原始标距长度（mm） d0——试样的原始直径（mm） 长试样L0=10d0 短试样 L0=5d0 静拉伸试验机原理 一、静拉伸试验及材料的强度与塑性 ε=ΔL/ L0 ΔL=Lk －L0 σ=F/A0 图1—2 低碳钢拉伸曲线 低碳钢应力——应变曲线 （一）弹性极限和刚度1、弹性极限 弹性变形——是指当外力解除后变形能够全部消除恢复原状的变形。 弹性极限 σe=Fe/A0 物理意义——材料保持完全弹性变形所承受的最大应力。表征材料对（极）微量塑性变形的抗力。 （一）弹性极限和刚度2、材料刚度E 材料刚度（弹性模量） E=σ/ε=tgα 物理意义——材料产生单位弹性的相对变形所需的应力。它是表征材料抵抗弹性变形能力的力学性能指标。 （二）材料强度1、屈服点σs 材料强度——是指在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能力。 屈服点（屈服强度）： σs=Fs/A0 物理意义——是指材料在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力。表征材料抵抗微量塑性变形的能力。 （二）材料强度2、抗拉强度 抗拉强度 σb=Fb/A0 物理意义——材料断裂前所承受的最大应力。 屈强比 σs/σb 材料的屈强比愈小，构件的可靠性愈高。 （三）材料的塑性1、伸长率δ 材料塑性：是指材料在外力作用下产生塑性变 形而不发生断裂的能力。 伸长率δ：是指试样拉断后其标距长度的相对伸长值。定义为： 短试样的伸长率记为δ5（L0=5d0） 长试样的伸长率记为δ10或δ（L0=10d0） 对于同一种塑性材料δ5δ10 （三）材料的塑性2、断面收缩率ψ 断面收缩率ψ：是指试样拉断后断口处横截面积的相对收缩值。定义为： 断面收缩率与试样尺寸无关； 金属材料只有具备足够的塑性才能承受各种变形加工。 二、硬度 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能指标。是材料抵抗局部塑性变形的能力，或者说抵抗其它硬物压入的能力。 硬度计种类：布氏硬度（HB）、 洛氏硬度（HR）、 维氏硬度（HV） 重要零件或零件的重要部位大多规定材料的硬度值。因为：（1）硬度测量简便迅速，不需做试样，也不需破坏试件；（2）多数金属材料的抗拉强度可以根据其硬度值进行估算。所以硬度是一个很重要的力学性能指标。 （一）布氏硬度（HB） 设备：布氏硬度计 方法：用规定直径的淬火刚球或硬质合金球以一定的试验力压入所测材料的表面，保持规定时间后，卸除试验力，测量表面压痕直径，然后根据布氏硬度的定义公式计算出布氏硬度值。