金属材料的强度与塑性.ppt

第1页，共41页，星期日，2025年，2月5日导读金属材料在现代工业中的广泛应用主要是由于其能满足各种工程构件或机械零件所需的力学性能和工艺性能要求，所以掌握各种金属材料的力学性能及其变化规律，根据工作条件及力学性能选择材料，充分发挥其性能潜力，是保证构件或零件质量的基础。第2页，共41页，星期日，2025年，2月5日材料在力的作用下，诸如不同载荷所造成的弹性变形、塑性变形、断裂（脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等）以及金属抵抗变形和断裂能力的衡量指标。金属材料的力学性能是指在承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时，对变形与断裂的抵抗能力及发生变形的能力。常用的力学性能有：强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳极限等。第3页，共41页，星期日，2025年，2月5日第4页，共41页，星期日，2025年，2月5日材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。第5页，共41页，星期日，2025年，2月5日强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。塑性是指金属材料在静载荷作用下产生塑性变形而不致引起破坏的能力。金属材料的强度和塑性的指标可通过拉伸试验测定。第6页，共41页，星期日，2025年，2月5日一、拉伸实验

（GB/T228-2002）拉伸试样2.力—伸长曲线（以低碳钢试样为例）3.脆性材料的拉伸曲线第7页，共41页，星期日，2025年，2月5日1.拉伸试样有圆形、矩形、六方等形状。长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0第8页，共41页，星期日，2025年，2月5日第9页，共41页，星期日，2025年，2月5日万能材料试验机a)WE系列液压式b)WDW系列电子式第10页，共41页，星期日，2025年，2月5日第11页，共41页，星期日，2025年，2月5日2.力－伸长曲线拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。颈缩阶段强化阶段弹性变形阶段屈服阶段如图：低碳钢的力—伸长曲线第12页，共41页，星期日，2025年，2月5日(a)试样(b)伸长(c)产生缩颈(d)断裂第13页，共41页，星期日，2025年，2月5日拉伸试样的颈缩现象第14页，共41页，星期日，2025年，2月5日ΔLF03.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。第15页，共41页，星期日，2025年，2月5日在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，具有实际意义。第16页，共41页，星期日，2025年，2月5日强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指标。按照载荷的性质，材料强度有静强度、疲劳强度等；按照环境条件，材料强度有常温强度、高温强度等，高温强度又包括蠕变极限和持久强度。根据载荷的作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。通常以抗拉强度代表材料的强度指标。二、强度第17页，共41页，星期日，2025年，2月5日材料强度的大小通常用单位面积上所承受的力来表示，其单位为N/m2(Pa)，但Pa这个单位太小，所以实际工程中常用MPa（MPa=106Pa）作为强度的单位。一般钢材的屈服强度在200～2000MPa之间，如建造2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”外部钢结构的Q460E钢，其屈服强度为460MPa。第18页，共41页，星期日，2025年，2月5日1、弹性极限Re弹性极限是指在产生完全弹性变形时材料所能承受的最大应力，即：式中Fe——试样完全弹性变形时所能承受的最大载荷(N)So——试样原始截面积(mm2)第19页，共41页，星期日，2025年，2月5日2、屈服强度

（1）屈服现象在金属拉伸试验过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了弹性变形外，还产生部分塑性变形。当外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形，在力－伸长曲线出现一个波动的小平台，这便是屈服现象。第20页，共41页，星期日，2025年，2月5日（2）屈服强度在拉伸曲线上，与上、下屈服点相对应的应力称为上、下屈服强度，分别用ReH和ReL表示。在金属材料中，一般用下屈服强度ReL代表其屈服强度。ReH和ReL的计算公式如下：第21页，共41页，星