金属材料的力学性能

金属材料的力学性能null第一节刚度、强度、塑性第一章金属材料的力学性能第一节刚度、强度、塑性第二节冲击韧性第三节疲劳强度第四节硬度null第一节刚度、强度、塑性第一节刚度、强度、塑性1、拉伸试样试验前在试棒上打出标距按国标规定标准拉伸试样可分为：１) 板形试样：原材料为板材或带材２) 圆形试样：长试样L0＝10d0，短试样L0=5d0 其中：L0为试样标距，d0为试样直径一、拉伸试验与拉伸曲线刚度、强度...

null第一节刚度、强度、塑性第一章金属材料的力学性能第一节刚度、强度、塑性第二节冲击韧性第三节疲劳强度第四节硬度null第一节刚度、强度、塑性第一节刚度、强度、塑性1、拉伸试样试验前在试棒上打出标距按国标规定标准拉伸试样可分为：１) 板形试样：原材料为板材或带材２) 圆形试样：长试样L0＝10d0，短试样L0=5d0 其中：L0为试样标距，d0为试样直径一、拉伸试验与拉伸曲线刚度、强度和塑性是根据拉伸试验测定出来的。null2、拉伸过程将试样装在拉力试验机夹头上，缓慢加载，通过自动记录装置得到试样所受载荷F和伸长量△L的关系曲线称为拉伸曲线；nullHT-2402-100KN电脑伺服控制材料实验机拉伸试样的颈缩现象null3、拉伸曲线null弹性变形塑性变形4、应力与应变曲线4、应力与应变曲线(3)应力－应变曲线（ σ- ε曲线）：形状和拉伸曲线相同，单位不同。null5、不同材料的拉伸曲线null二、通过拉伸试验测得的性能指标刚度、强度塑性1）刚度表征金属材料抵抗弹性变形的能力。弹性模量E ：表示引起单位变形时所需要的应力。即材料的E越大，产生的弹性变形越小，刚度越大。 E值主要取决于材料的本性; 提高刚度的方法是增加横截面积或改变截面形状。σ= E εnull举例：通过改变横截面积来提高材料的刚度2）强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。2）强度金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。a.屈服点、屈服强度：表征金属材料对产生明显塑性变形的抗力。屈服点是指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小应力，用σS表示。屈服现象：S点σS =FS/S0 (N/mm2 =Mpa)nullσ0.2= F0.2 / S0 b.抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。 σb = Fb/S0选用原则：若不允许发生过量的塑性变形，以屈服强度σS 、σ0.2为依据；若零件在使用时只要求不发生破坏，以抗拉强度σb来设计。3）塑性: 是指材料在载荷作用下产生不可逆永久变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收缩量Δ S与原始横截面积S0之比。(2)断后伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量Δ L 与原始标距L 0之比。3）塑性: 是指材料在载荷作用下产生不可逆永久变形而不被破坏的能力。null说明： ①直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。当l0=10d0 时，伸长率用 表示；当l0=5d0 时，伸长率用5 表示。显然5>  ②用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ③  > 时，无颈缩，为脆性材料表征  < 时，有颈缩，为塑性材料表征null材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。通常用冲击韧性指标aK来度量。第二节冲击韧性null冲击试验示意null A kU = m g（H –h） (J)冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。试样冲断时所消耗的冲击吸收功A kU为:冲击吸收功的大小与试验的温度有关。材料的韧脆转变温度越低，说明低温冲击性能越好。冲击吸收功的大小并不能真正反映材料的韧脆程度，因为其中有一部分功损失。 TITANICTITANICTITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果null1、疲劳断裂特点： ①断裂前无明显的塑性变形，断裂突然发生； ②断裂时应力很低，大多低于σs2、疲劳强度:材料经无数次交变载荷作用而不断裂的最大应力值，用σ-1表示，单位为MPa.null3、提高疲劳极限的途径:1）在零件结构设计中尽量避免尖角，缺口和截面突变，以免产生应力集中而由此产生疲劳裂纹； 2) 提高零件表面加工质量，减少疲劳源； 3) 采用各种表面强化处理，如表面淬火、喷丸等。null(1)布氏硬度 HB 1.测量原理第四节硬度硬度:是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。常用压入法；三种：布氏、洛氏、维氏硬度null2.测量过程注意：d必须在0.24~0.6D之间。null 3.测定条件压头为淬火钢球时, 以HBS表示,可测< 450的材料；压头为硬质合金时, 以HBW表示,可测<650的材料。压头直径有10、5、2.5、2、1mm五种。4.表示方法符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径mm、载荷Kgf（ N ）及载荷保持时间S。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。null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、成品件及比压头还硬的材料。适于测量灰铸铁、非铁合金及较软钢材的硬度。另外：材料的b与HB之间的经验关系：对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢：b(MPa)≈3.4HB 对于灰铸铁： b(MPa)≈1HB 或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)5.优缺点 (2)洛氏硬度 HR (2)洛氏硬度 HR 测量步骤：洛氏硬度HR是将标准压头用规定压力压入被测材料表面，根据压痕深度h来确定硬度值。值越小，材料越硬。nullnull分类：根据压头的材料及压头所加的负荷不同又可分为HRA、HRB、HRC三种:特点：操作简便，可直接读出硬度值，压痕小，可用于成品件的测量，但测值重复性差。 HRC测定淬火钢的硬度,应用最广。表示方法：55HRC表示C标度测定的洛氏硬度值为55，无单位。 (3)维氏硬度 HV(3)维氏硬度 HV表示方法：640HV30/20,表示在30kgf作用下保持20 s，维氏硬度值为640。测量步骤：用一定载荷F(N)，将顶角为136o的金刚石四棱锥压入被测材料的表面，保持一定时间后卸去载荷，求出平均压痕对角线的长度，确定硬度大小。特点：可测较薄的硬化层以及很软、很硬的材料。null 布氏硬度计洛氏硬度计维氏硬度计null硬度的测定

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