金属材料的主要性能.ppt

【教学目的】使学生掌握工程材料的基本知识1【教学重点】金属的晶体结构与结晶，铁碳合金，金属热处理2【教学难点】铁碳合金3【教学方法及手段】课堂讲授，实验4【教学内容】金属材料的主要性能,金属的晶体结构与结晶,铁碳合金,金属材料,金属热处理5【自学内容】非金属材料6第1章工程材料机械零件在使用过程中，要受到诸如拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切以及温度和化学介质等作用，并且还要传递力和能。010102因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力学性能、物理性能和化学性能以防止零件早期失效，同时还要有良好的工艺性能。021.1金属材料的主要性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能：金属材料在外力作用下表现出来的特性，如弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。力学性能判据（指标）：用来表征材料力学性能的各种临界值或规定值，可通过试验测定。弹性强度韧性硬度刚度塑性金属力学性能１.弹性图1－1拉伸曲线及拉伸试样弹性：即物体在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力卸除后物体又回复到原始形状和尺寸的特性。弹性的判据可通过拉伸试验来测定。(1)拉伸试验即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。拉伸试验：(ΔL)01.σ(F)01.b01.k01.s01.e01.σb01.ε01.σs01.σe01.图1－2低碳钢拉伸曲线（2）弹性极限即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最大应力。拉伸曲线e点对应的应力σe为弹性极限：σe=Fe/S0式中σe—弹性极限（MPa）；Fe—试样产生完全弹性变形时的最大外力（N）；S0—试样原始横截面积（mm2）。即材料抵抗弹性变形的能力。刚度的大小以弹性模量来衡量，弹性模量在拉伸曲线上表现为oe段的斜率，即：E=σ/ε式中E——弹性模量（MPa）；σ——应力（MPa）；ε——应变。2.刚度3.强度即金属抵抗永久变形和断裂的能力。屈服点屈服点：即试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）时的应力。在拉伸曲线上s点对应的应力为屈服点。σs=Fs/S0式中σs——屈服点（MPa）；Fs——试样开始产生屈服现象时的拉力（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。强度屈服点条件屈服强度:许多金属材料拉伸时没有明显的屈服现象,为了测这些材料屈服点，规定试样产生0.2％塑性变形时对应的应力值作为屈服点，称为条件屈服强度，表示为σ0.2。（2）抗拉强度 即试样拉断前承受的最大标称拉应力。拉伸曲线上b点对应的应力为抗拉强度。σb=Fb/S0式中σb——抗拉强度（MPa）；Fb——试样断裂前所能承受的最大拉力（N）；S0——试样原始横截面积（mm2）。抗拉强度：σb，它是设计和选材的主要依据之一，是工程技术上的主要强度指标。01屈强比：σs/σb，是一个有意义的指标。其比值越大，越能发挥材料的潜力。但是为了使用安全，该比值亦不宜过大，适当的比值一般在0.65～0.75之间。02比强度：σb/ρ，它表征了材料强度与密度之间的关系。在考虑汽车轻量化的问题时，常常用到这个指标。034.塑性即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力。常用的塑性判据是伸长率和断面收缩率。伸长率断面收缩率压缩率塑性即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。01δ=(L1-L0)/L0×100%02式中δ——伸长率（%）；L1——试样拉断后标距（mm)；L0——试样原始标距（mm)。03伸长率（2）断面收缩率即试样拉断后，缩颈处横截面积的最大缩减量与原始的横截面积的百分比。Ψ=（S0-S1）/S0×100%式中Ψ——断面收缩率（%）；S0——试样的原始截面积（mm2）S1——试样拉断后缩颈处的最小横截面积（mm2)塑性材料：断裂前有明显的塑性变形，称为塑性断裂,塑性断裂的断口呈“杯锥”状。如低碳钢。01脆性材料：在断裂前未发生明显的塑性变形，为脆性断裂，断口是平整的。如铸铁、玻璃等。025.硬度即材料抵抗局部变形的能力。特别是抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡