《工程材料与金属热加工》 课件 项目1 金属材料的性能 .ppt

材料所受交变应力S与其断裂前所经受的循环次数N之间的曲线称为疲劳曲线或S—N曲线，如图1-7所示。对于一般具有应变时效的金属材料，如碳钢、合金结构钢、球铁等，当循环应力水平降低到某一临界值时，低应力段变成水平线段，表示试样可以经无限次应力循环也不发生疲劳断裂，将对应的应力称为疲劳极限，用符号S-1表示。实际生产中通常将材料在规定次数（一般钢铁材料取107次，有色金属及其合金取108次）的交变载荷作用下，而不至引起断裂的最大应力称为疲劳极限。图1-7疲劳曲线（S—N曲线）疲劳断裂的原因一般认为是由于材料表面与内部含有缺陷（夹杂、划痕、尖角等），造成局部应力集中，形成微裂纹。这种微裂纹随应力循环次数的增加而逐渐扩展，使零件的有效承载面积逐渐减小，以至于最后承受不起所加载荷而突然断裂。通过合理选材，改善材料的结构形状，避免应力集中，减少材料和零件的缺陷，降低零件表面粗糙度，对表面进行强化如表面淬火、喷丸处理、表面滚压等，可以提高材料的疲劳抗力。*物理性能BECDA导电性能折射、反射、吸收光及声学性能密度、熔点磁性热效应及导热性能1、物理性能二、材料的物理性能和化学性能材料的腐蚀:材料受环境介质的化学、电化学作用而引起的变质或破环现象，分为化学腐蚀和电化学腐蚀。催化性质：能够加速化学反应，且在反应前后材料自身不被消耗。其它化学性能：抗氧化性、抗渗入性、高分子材料的老化等2、化学性能材料的物理性能和化学性能车、钳、铣、刨、磨材料的切削铸造、拉拔、挤压、锻造、冲压材料的成型合金化、热处理材料的改性焊接、粘接材料的联接材料加工1.3材料的工艺性能铸造性能可锻性能焊接性能切削加工性能热处理性能精密铸件灰铁铸件——流动性、收缩性及偏析倾向材料的工艺性能可锻性能——受外力锻打变形而不破坏自身完整性的能力万吨级水压机模锻的飞机大梁、火箭捆挷环材料的工艺性能焊接性能“维克斯”3坦克原型车，其炮塔前半部分铸造而成，后半部分则为焊接结构——一般指材料是否适宜通常的焊接方法与工艺的性能材料的工艺性能切削加工性能常用切削方法——用切削刀具进行加工时所表现出来的性能材料的工艺性能热处理性能汽车零件——通过热处理改变其组织和性能的能力缝纫机零件机床电主轴材料的工艺性能****第一章材料的性能工程材料及热处理1．掌握金属材料的力学性能主要都有哪些性能指标及其含义与测试方法；2．熟悉金属材料的工艺性能；3．了解金属材料的物理性能、化学性能。项目1金属材料的性能*学习目标与技能要求材料的性能通常包括使用性能和工艺性能。使用性能是指材料在特定的条件下，能保证安全可靠工作所必需的性能，如力学性能、物理性能和化学性能等；工艺性能是指材料在加工过程中所反映出来的性能，如铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能等。项目1金属材料的性能*材料的力学性能金属材料的力学性能是指材料在各种载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力，金属材料的力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。力学性能不仅是机械零件设计、选材、验收、鉴定的主要依据，还是对产品加工过程实行质量控制的重要参数。1.1*材料的弹性、刚度、强度及塑性一般是通过金属拉伸试验来测定的。它是在标准试样的两端缓慢施加拉伸载荷，试样的工作部分受轴向拉力作用产生变形，随着拉力的增大，变形也相应增加，直至断裂。拉伸试样如图1-1所示，根据国家标准GB/T228.1—2010，拉伸试样通常有l0=10d0（长试样）和l0=5d0（短试样）两种。通常以应力R（试样单位横截面上的拉力）与应变e（试样单位长度的伸长量）为坐标绘出应力—应变曲线（R—e曲线）。如图1-2所示为低碳钢的应力—应变曲线，低碳钢试样在拉伸过程中，可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。图1-1拉伸试样图1-2低碳钢的应力—应变曲线*1.1.1弹性和刚度1弹性在低碳钢的应力—应变曲线上，Oe段为弹性阶段，若在此阶段卸去载荷，则试样伸长量消失，试样恢复原状。材料的这种不产生永久残余变形的能力称为弹性。e点对应的应力值称为弹性极限，用符号Rp表示。*图1-2低碳钢的应力—应变曲线弹性变形示意低碳钢的应力—应变曲线示意2刚度材料在弹性范围内应力与应变的比值称为弹性模量，也就是应力—应变曲线中Oe直线的斜率，用符号E表示，即弹性模