工程材料第一节,材料的性能 (2).ppt

第一章 材料的结构与性能 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。 第一篇 工程材料的基本理论 第一节 材料的性能 1、弹性和刚度 弹性：指标为弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。 刚度：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标为弹性模量E。 ? e 一、金属材料的使用性能 （一）金属材料的力学性能 低碳钢的应力-应变曲线 拉伸试样 拉伸试验机 应力? = P/F0 应变? = (l-l0)/l0 2、强度与塑性 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：材料发生微量塑性变形时的应力值。 条件屈服强度?0.2：残余变形量为0.2%时的应力值。 抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 s ?0.2 ? ? 塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为： 伸长率： 断面收缩率： 拉伸试样的颈缩现象 说明： 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 3、硬度 材料抵抗表面局部塑性变形压痕、划痕的能力。 （1）布氏硬度HB 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件。 ● 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。 布氏硬度压痕 适测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。 （2）洛氏硬度 h1-h0 洛氏硬度测试示意图 洛氏硬度计 洛氏硬度用符号HR表示 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。 HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。 缺点：测量结果分散度大。 钢球压头与金刚石压头 洛氏硬度压痕 （3）维氏硬度 维氏硬度计 维氏硬度试验原理 维氏硬度压痕 维氏硬度用符号HV表示 （1）、冲击韧性 是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。 4、韧性 （2）断裂韧性 TITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关 应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。 断裂韧性：材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力。 ?C为断裂应力，aC为临界裂纹半长，单位为 5、疲劳 材料在低于?s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用?-1表示。 钢铁材料规定次数为107，有色金属合金为108。 疲劳应力示意图 疲劳曲线示意图