金属材料与热处理教学课件作者吴广河第一章.pptVIP

第一章　 材料的力学性能 第一节　概述 第二节　材料的力学性能指标 下一页 返回 第一节　 概　 　 述 为研究材料的成分、组织、性能之间的关系. 合理选择和使用材料. 应首先了解材料的各种性能. 材料的性能分使用性能和工艺性能两种. 使用性能是指材料在使用时所表现出的各种性能. 它包括物理性能(如密度、熔点、导热性、导电性、磁性、热膨胀性等). 化学性能(如耐蚀性、抗氧化性等) 和力学性能(如强度、塑性、韧性、硬度、疲劳强度等). 工艺性能是指材料在加工制造时所表现出的性能. 根据制造工艺的不同. 分为铸造性、可锻性、焊接性、热处理性能及切削加工性等. 由于机械零件的用途不同. 对材料性能的要求也有所不同. 如设计电机、电器零件时要考虑材料的导电性. 下一页 返回 第一节　 概　 　 述 设计化工设备、医疗器械时要考虑材料的耐蚀性.大量的机械零件主要是在受力情况下工作的. 因此选材时应首先考虑材料的力学性能. 每种材料的性能各不相同. 为了在设计和制造机械零件时. 比较和选用材料. 对材料的各种性能常采用一定的指标作为评定标准. 并定出统一的测试方法来测定各种性能指标. 上一页 返回 第二节　材料的力学性能指标 材料的力学性能是材料抵抗外力作用的能力. 常用的力学性能指标有强度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等. 一、强度和塑性 强度是材料抵抗变形和断裂的能力. 塑性是材料产生塑性变形而又不被破坏的性能. 它们是通过拉伸试验来测定的. 拉伸试验能测出材料的静载荷(指缓慢增加的载荷) 作用下的一系列基本性能指标. 如弹性极限、屈服强度、抗拉强度和塑性等. 进行拉伸试验时. 先将材料加工成一定形状和尺寸的标准试样. 如图１ －１ 所示. 然后在拉伸试验机上将试样夹紧. 施加缓慢增加的拉力(载荷). 一直到试样被拉断为止. 在此过程中. 试验机能自动绘制出载荷Ｆ 和试样变形量Δｌ 的关系曲线. 此曲线叫做拉伸曲线. 下一页 返回 第二节　材料的力学性能指标 图１ －２ 为低碳钢的拉伸曲线. 图中的纵坐标是载荷Ｆ. 单位为Ｎ (牛顿). 横坐标是伸长量Δｌ. 单位为ｍｍ (毫米). 由图可见. 当试样由零开始受载荷到Ｆｅ 点以前. 试样只产生弹性变形. 此时去掉载荷. 试样能恢复原来的形状. 当载荷超过Ｆｅ 点后. 试样开始塑性变形. 此时去掉载荷. 试样已不能完全恢复原状. 而出现一部分残留伸长. 载荷消失后不能恢复的变形称为塑性(或永久) 变形. 当载荷达到Ｆｓ 点时. 图上出现水平线段. 这表示载荷虽然不增加. 变形却继续增大. 这种现象叫做屈服现象. 此时若继续加大载荷. 试样将发生明显变形伸长. 当载荷增至Ｆｂ 点时. 试样最弱的某一部分截面开始急剧缩小. 出现缩颈现象. 由于试样截面缩小. 载荷逐渐降低. 当到达ｋ 点时. 试样便在缩颈处拉断. 上一页 下一页 返回 第二节　材料的力学性能指标 １?? 弹性极限 弹性极限(弹性强度) 是材料所能承受的、不产生永久变形的最大应力. 用符号σｅ(ＭＰａ) 表示. ２.屈服点(屈服强度) 屈服点是材料开始产生明显塑性变形(即屈服) 时的应力. 用符号σｓ (ＭＰａ)表示. 上一页 下一页 返回 第二节　材料的力学性能指标 式中　Ｆｓ———试样发生屈服现象时的载荷(Ｎ). Ｓ０———试样原始截面积(ｍｍ２). 有些材料(如高碳钢) 在拉伸曲线上没有明显的屈服现象. 它的屈服点很难测定. 在这种情况下. 工程技术上把试样产生０.２％ 残留变形的应力值作为屈服点. 又称条件屈服点. 用符号σ０.２表示. 机械零件在工作中一般不允许发生塑性变形. 所以屈服点是衡量材料强度的重要力学性能指标. 是设计和选材的主要依据之一. 上一页 下一页 返回 第二节　材料的力学性能指标 ３.强度极限(抗拉强度) 强度极限是材料在断裂前所能承受的最大应力. 用符号σｂ (ＭＰａ) 表示. 强度极限反映材料最大均匀变形的抗力. 是材料在拉伸条件下所能承受的最大载荷的应力值. 它是设计和选材的主要依据. 也是衡量材料性能的主要指标. 当机械零件工作中承受的应力大于材料的抗拉强度时. 零件就会产生断裂. 所以σｂ 表征材料抵抗断裂的能力. 上一页 下一页 返回 第二节　材料的力学性能指标 σｂ越大. 则材料的破断抗力越大. 零件不可能在接近σｂ 的应力状态下工作. 因为在这样大的应力下. 材料已经产生了大量的塑性变形. 但从保证零件不产生断裂的安全角度出发. 同时考虑测量σｂ最简便. 测得的数据比较准确(特别是脆性材料). 所以有许多设计中直接用σｂ 作为设计依据. 但要采用更大的安全系数. ４. 弹性模量(刚度) 弹性模量Ｅ 是指材料在弹性状态下的应力与应变的比值. 即 上一页 下一页