电子课件-《金属材料与热处理(第七版)》-A02-3668-第二章.pptVIP

第二章金属材料的性能§2-1金属材料的损坏与塑性变形

塑性变形也有有益的一面,可以作为零件成形和强化的重要手段。工业上使用的许多金属产品一般都是先浇注成铸锭后,再经过压力加工制成的。

一、与变形相关的概念载荷根据载荷作用性质的不同,载荷可分为静载荷、冲击载荷和交变载荷三种。(1)静载荷指大小不变或变化过程缓慢的载荷。(2)冲击载荷指在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。(3)交变载荷指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。

根据载荷作用形式不同,载荷又可分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等。a)拉伸载荷b)压缩载荷c)弯曲载荷d)剪切载荷e)扭转载荷

2.内力工件或材料在受到外部载荷作用时,为使其不变形,在材料内部产生的一种与外力相对抗的力,称为内力。3.应力在假设作用在零件横截面上的内力大小是均匀分布的情况下,采用横截面单位面积上的内力应力来加以判定。材料受拉伸或压缩载荷作用时,其应力按下式计算:

二、金属的变形1.晶粒位向的影响多晶体中各个晶粒的位向不同,在外力作用下,当处于有利于滑移位置的晶粒要进行滑移时,必然受到周围位向不同的其他晶粒的约束,使滑移的阻力增加,从而提高了塑性变形的抗力。同时,多晶体各晶粒在塑性变形时受到周围位向不同的晶粒与晶界的影响,使多晶体的塑性变形呈逐步扩展和不均匀的形式,产生内应力。2.晶界的作用晶界处原子排列比较紊乱,阻碍位错的移动,因而阻碍了滑移。很显然,晶界越多,则晶体的塑性变形抗力越大。

3.晶粒大小的影响在一定体积的晶体内,晶粒的数目越多,晶界就越多,晶粒就越细,并且不同位向的晶粒也越多,因而塑性变形抗力也越大。细晶粒的多晶体不仅强度较高,而且塑性和韧性也较好,故生产中总是尽可能地细化晶粒。

三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外,还会使晶粒内部的位错密度增加,晶格畸变加剧,从而使金属随着变形量的增加,其强度、硬度提高,而塑性、韧性下降,这种现象称为形变强化或加工硬化。

§2-2金属材料的力学性能一、强度金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。抗拉强度是通过拉伸试验测定的。拉伸试验机

1.拉伸试样拉伸试样的截面可以为圆形、矩形、多边形等,在国家标准)中规定了试样的形状、尺寸及加工要求等。圆形拉伸试样a)拉伸前b)拉伸后

2.力—伸长曲线拉伸试验中,依据拉力F与伸长量ΔL之间的关系在直角坐标系中绘出的曲线,称为力—伸长曲线。

3.强度指标(1)屈服强度屈服强度是当金属材料呈现屈服现象时,材料发生塑性变形而力不增加的应力点。

(2)抗拉强度Rm材料在断裂前所能承受的最大力的应力称为抗拉强度。

二、塑性材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力称为塑性。1.断后伸长率A断后伸长率是试样拉断后,标距的伸长量与原始标距之比的百分率。

2.断面收缩率Z断面收缩率是试样拉断后,颈缩处面积变化量与原始横截面面积之比的百分率。

三、硬度材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。它是衡量材料软硬程度的指标。硬度越高,材料的耐磨性越好。通常,硬度是通过在专用的硬度试验机上试验测得的。

1.布氏硬度(1)布氏硬度的测试原理

(2)布氏硬度的表示方法布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、试验力及保持时间表示。当保持时间为10~15s时可不标。(3)布氏硬度的应用范围及优缺点布氏硬度试验的压痕直径较大,能较准确地反映材料的平均性能。由于强度和硬度间有一定的近似比例关系,因而在生产中较为常用。但由于测压痕直径费时费力,而且不适于测高硬度材料,压痕较大,所以只适宜对毛坯和半成品进行测试,而不宜对成品及薄壁零件进行测试。

2.洛氏硬度(1)洛氏硬度的测试原理常用的洛氏硬度标尺有A、B.C三种，其中C标尺应用最广。

(2)洛氏硬度的表示方法符号HR前面的数字表示硬度值,后面的字母表示不同洛氏硬度标尺。(3)洛氏硬度试验法的优缺点洛氏硬度试验操作简单、迅速,