第5章金属材料力学性能.pptVIP

杭州电子科技大学 ??? 轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等零件，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力(也称循环应力)。在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作而产生裂纹或突然发生完全断裂的过程称为金属的疲劳。材料承受的交变应力(σ )与材料断裂前承受交变应力的循环次数(N)之间的关系可用疲劳曲线来表示。金属承受的交变应力越大, 则断裂时应力循环次数N越少。当应力低于一定值时, 试样可以经受无限周期循环而不破坏, 此应力值称为材料的疲劳极限(亦叫疲劳强度)，用σ-1 表示。?? (2).疲劳强度 材料在多次交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力 值是工程材料最常见、最基本的材料性能指标之一。 循环基数：钢： 有色金属： 金属疲劳造成的事故 1998年6月3日，德国一列高速列车在行驶中突然出轨，造成100多人遇难身亡的严重后果。事后经过调查，人们发现，造成事故的原因竟然是因为一节车厢的车轮内部疲劳断裂而引起。从而导致了这场近50年来德国最惨重铁路事故的发生。 据150多年来的统计，金属部件中有80％以上的损坏是由于疲劳而引起的。在人们的日常生活中，也同样会发生金属疲劳带来危害的现象。一辆正在马路上行走的自行车突然前叉折断，造成车翻人伤的后果。炒菜时铝铲折断、挖地时铁锨断裂、刨地时铁镐从中一分为二等现象更是屡见不鲜。 案例讨论-三峡工程首例对日索赔纪实 钢板到货 检验 屈服强度 抗拉强度 延伸性能 冲击韧性 不达标 湖北出入境检验检疫局 重新检测 监理，全程录像 报告检疫局 通告厂家 武汉钢铁研究所重新检验 出具不合格证书 谈判 提出复验 共同抽样 6.3 硬度 在外力作用下材料抵抗更硬物压入的能力. 即受压时抵抗局部塑性变形的能力。 硬度试验特点： 试验设备简单，操作方便、快捷； 故可对大多数机件成品直接进行无损检测； 硬度与其它力学性能特别是抗拉强度等有一定关系。 硬度与抗拉强度的关系 式中，k－比例系数. 硬度试验方法分类 工程常见硬度检测实务 钢铁零件表面化学热处理、表面淬火、感应热处理等后硬度检测； 轧辊和钢球的硬度检测； 滚动轴承和滑动轴承零件硬度检测； 钢的淬透性硬度检测； 铸铁的硬度及灰铸铁的相对硬度检测； 齿轮、弹簧、活塞及焊接接头的硬度检测； 金属覆盖层和热涂层硬度检测； 硬质合金和粉末冶金制品的硬度检测； 铝合金板材的硬度检测； 铍青铜材硬度检测；等等。 常用工程材料的硬度 1) 莫氏硬度(Mohs Hardness) 陶瓷及矿物材料常用的刻划硬度，它只表示硬度从小到大的顺序，不表示具体软硬程度。旧标准划分为10级；新标准有15级。序号越大，莫氏硬度就越高。 旧标准 新标准 顺序 材料 顺序 材料 1 滑石 1 滑石 2 石膏 2 石膏 3 方解石 3 方解石 4 萤石 4 萤石 5 磷灰石 5 磷灰石 6 正长石 6 正长石 7 石英 7 SiO2玻璃 8 黄玉 8 石英 9 刚玉 9 黄玉 10 金刚石 10 石榴石 11 熔融氧化锆 12 刚玉 13 碳化硅 14 碳化硼 15 金刚石 杭州电子科技大学 ???? 一定直径的球体(钢球或硬质合金球)在一定载荷作用下压入试样表面，保持一定时间后卸除载荷，测量其压痕直径, 计算硬度值。 布氏硬度值用球面压痕单位表面积上所承受的平均压力来表示。用符号HBS(当用钢球压头时)或HBW(当用硬质合金球时)来表示. 优点:准确;不足:不能测太薄和硬度较高材料 2). 布氏硬度 杭州电子科技大学 ??? 将金刚石压头(或钢球压头), 在先后施加两个载荷(预载荷F0和总载荷F)的作用下压入金属表面。总载荷F为预载荷F0和主载荷F1之和。卸去主载荷F1后, 测量其残余压入深度h, 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。 HR=(h0-h)/0.002 △h 越大, 表示材料硬度越低, 实际测量时硬度可直接从洛氏硬度计表盘上读得。根据压头的种类和总载荷的大小洛氏硬度常用的表示方式有HRA、HRB、HRC三种。 3).洛氏硬度(HR) 优点:方便,能测太薄和硬度较高材料;不足:准确程度差 杭州电子科技大学 4） 维氏硬度 HV=F/S压 维氏硬度实例 纳米A1203/Ti02陶瓷涂层显微硬度压痕 图为纳米AT20在喷涂功率为30KW时得到涂层的显微硬度测试得 到的压痕（载荷：200g；加载时间：10S）。硬度：3045 HV 在较高的压制载荷下情况下，纳米AT20陶瓷涂层的显微压痕中心 对角线清晰可见，在压痕边缘没