機(jī)械制造金屬材料的力學(xué)性能模版課件

1、 引言：引言：1 1、金屬材料的性能、金屬材料的性能使用性能：使用性能： 指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性指材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：工藝性能： 指金屬材料在加工過程中表現(xiàn)的性能。指金屬材料在加工過程中表現(xiàn)的性能。2 2、力學(xué)性能、力學(xué)性能 鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能性能和熱處理工藝性能等。等。 指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，主要有指材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，主要有強(qiáng)度、塑性、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度硬度

2、、沖擊韌度和和疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度等。等。一、強(qiáng)度一、強(qiáng)度 強(qiáng)度指金屬材料在靜載荷的作用下抵抗變形和斷裂的能力強(qiáng)度指金屬材料在靜載荷的作用下抵抗變形和斷裂的能力 。 常見的強(qiáng)度形式有抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、常見的強(qiáng)度形式有抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度等。一般以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬強(qiáng)度指標(biāo)。抗剪強(qiáng)度等。一般以抗拉強(qiáng)度作為判別金屬強(qiáng)度指標(biāo)。1 1、拉伸試樣、拉伸試樣第一章第一章 金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能2、材料的拉伸曲線、材料的拉伸曲線1 1、oeoe段：直線、彈性變形段：直線、彈性變形2 2、eses段：曲線、彈性變形段：曲線、彈性變形+ +塑性變形塑性變形5

3、 5、b b點(diǎn)：點(diǎn)：出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承載能力降低，出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到最大值，試樣即將斷裂。拉伸力達(dá)到最大值，試樣即將斷裂。3 3、s ss s段：水平線（略有波動(dòng)）明顯段：水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長。變，試樣連續(xù)伸長。4 4、sbsb曲線：彈性變形曲線：彈性變形+ +均勻塑性變均勻塑性變形形1-1 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性萬能液壓試驗(yàn)機(jī)萬能液壓試驗(yàn)機(jī)強(qiáng)度指標(biāo)用應(yīng)力值來表示強(qiáng)度指標(biāo)用應(yīng)力值來表示 。3、強(qiáng)度的指標(biāo)、強(qiáng)度的指標(biāo)1 1、彈性極限、彈性極限

4、符號(hào)：符號(hào)： e 指材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力。指材料能保持彈性變形的最大應(yīng)力。e e = = F Fe e/S/S0 0 Fe：彈性變形范圍內(nèi)的最大拉伸力（彈性變形范圍內(nèi)的最大拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（：試樣原始橫截面積（mm2）1-1 1-1 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性2 2、屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）、屈服點(diǎn)（屈服強(qiáng)度）s s = = F Fs s/S/S0 0 符號(hào)：符號(hào)： s 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力。材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力。Fs：試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（：試樣原始橫截面積（mm2）3 3、抗拉強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度指試

5、樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力。對(duì)低塑性和脆性材料對(duì)低塑性和脆性材料b = F Fb b/S/S0 0 當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力b b時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。bb常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。材料具有較高的常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。材料具有較高的ss，同，同時(shí)具有較低的屈強(qiáng)比，那么材料可靠性較高。時(shí)具有較低的屈強(qiáng)比，那么材料可靠性較高。 符號(hào)：符號(hào)： 0.2 稱為條件屈服強(qiáng)度稱為條件屈服強(qiáng)度0.20.2 = = F F0.20.2/S/S0 0 F0

6、.2：塑性變形為試樣長度塑性變形為試樣長度0.2的拉伸力（的拉伸力（N） S0 ：試樣原始橫截面積（：試樣原始橫截面積（mm2）1-1 1-1 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性二、塑性指標(biāo)二、塑性指標(biāo) 塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評(píng)定指標(biāo)是塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評(píng)定指標(biāo)是斷后伸長率和斷面收縮率。斷后伸長率和斷面收縮率。1 1、斷后伸長率、斷后伸長率2 2、斷面收縮率、斷面收縮率指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長量與原標(biāo)距長度的百分比。指試樣拉斷后縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。指試樣拉斷后縮頸處橫截面

7、積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。=(L=(L1 1- L- L0 0)/L)/L0 0 x 100% x 100%L L0 0 : :原始標(biāo)距長度原始標(biāo)距長度L L1 1: :拉斷后標(biāo)距長度。將斷口密合在一起，用卡尺直接量出。拉斷后標(biāo)距長度。將斷口密合在一起，用卡尺直接量出。=(S=(S0 0-S-S1 1)/S)/S0 0 x 100% x 100%S S0 0: :試件原橫截面積。試件原橫截面積。S S1 1: :斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。 1-1 1-1 強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度與塑性引言：引言：1 1、定義：、定義：指材料局部體積內(nèi)抵抗

8、彈性、塑性變形、壓指材料局部體積內(nèi)抵抗彈性、塑性變形、壓痕和劃痕的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物痕和劃痕的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。2 2、硬度的測(cè)試方法、硬度的測(cè)試方法 （1 1）布氏硬度）布氏硬度 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度 （3 3）維氏硬度）維氏硬度 第一章第一章 金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能1 1、布氏硬度試驗(yàn)、布氏硬度試驗(yàn)（布氏硬度計(jì)） 原理原理: :用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入待測(cè)材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測(cè)

9、量壓入待測(cè)材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量材料表面材料表面壓痕直徑壓痕直徑，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力表示。表示。 如：120HBS 500HBW 600HBS1/30/204 4、測(cè)量范圍、測(cè)量范圍 用于測(cè)量用于測(cè)量調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵、非金屬材料及有色金屬材料等調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵、非金屬材料及有色金屬材料等. .3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)（1 1）測(cè)量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測(cè)組織不均勻材料（鑄鐵）測(cè)量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測(cè)組織不均勻材料（

10、鑄鐵）（2 2）可測(cè)的硬度值不高可測(cè)的硬度值不高（3 3）不測(cè)試成品與薄件不測(cè)試成品與薄件（4 4）測(cè)量費(fèi)時(shí)，效率低測(cè)量費(fèi)時(shí)，效率低1-2 1-2 硬度硬度1 1、洛氏硬度試驗(yàn)、洛氏硬度試驗(yàn)（洛氏硬度計(jì)） 原理原理: : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測(cè)量的殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測(cè)量的殘余壓痕深度增量來計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。種壓痕硬度試驗(yàn)。 2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用測(cè)量的殘余壓痕深度表示。可從表盤上直接讀用測(cè)量的殘余壓痕深度表示?？蓮谋肀P上直

11、接讀出。出。如：如：50HRC50HRC 4 4、測(cè)量范圍、測(cè)量范圍 用于測(cè)量用于測(cè)量退火件、有色金屬（淬火鋼球）、退火件、有色金屬（淬火鋼球）、淬火鋼淬火鋼等較硬材料等較硬材料（金剛石壓頭）（金剛石壓頭）. .3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)（1 1）試驗(yàn)簡單、方便、迅速試驗(yàn)簡單、方便、迅速（2 2）壓痕小，可測(cè)成品、薄件壓痕小，可測(cè)成品、薄件（3 3）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)三點(diǎn)取平均值不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)三點(diǎn)取平均值（4 4）不能測(cè)組織不均勻材料，如鑄鐵。不能測(cè)組織不均勻材料，如鑄鐵。1-2 1-2 硬度硬度1 1、維氏硬度試驗(yàn)、維氏硬度試驗(yàn)（維氏硬度計(jì)） 原理原理: :用用夾角為夾角為136136的金剛

12、石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力F F（49.03-980.07N49.03-980.07N）壓入試樣表面，測(cè)出壓痕對(duì)角線長度）壓入試樣表面，測(cè)出壓痕對(duì)角線長度d d。2 2、維氏硬度值、維氏硬度值 可根據(jù)可根據(jù)d d值從維氏硬度表中直接查出。標(biāo)記如：值從維氏硬度表中直接查出。標(biāo)記如：640HV30640HV30。 4 4、測(cè)量范圍、測(cè)量范圍 常用于測(cè)常用于測(cè)薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。等。3 3、優(yōu)缺點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)（1 1）測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬）測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬）（2 2）可測(cè)成可測(cè)成品

13、與薄件品與薄件（3 3）試樣表面要求高，費(fèi)工。試樣表面要求高，費(fèi)工。1-2 1-2 硬度硬度沖擊載荷：指加載速度很快而作用時(shí)間很短的突發(fā)性載荷。沖擊載荷：指加載速度很快而作用時(shí)間很短的突發(fā)性載荷。 金屬抵抗沖擊載荷而不破壞的能力稱為沖擊韌度。金屬抵抗沖擊載荷而不破壞的能力稱為沖擊韌度。 常用一次擺錘沖擊彎曲實(shí)驗(yàn)來測(cè)定金屬材料的韌度。常用一次擺錘沖擊彎曲實(shí)驗(yàn)來測(cè)定金屬材料的韌度。 1-3 1-3 沖擊韌度沖擊韌度 沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊吸收功，稱沖擊試樣缺口底部單位橫截面積上的沖擊吸收功，稱為沖擊韌度。為沖擊韌度。 一般來說，強(qiáng)度、塑性均好的材料，韌度值也高。在一般來說，強(qiáng)度、塑性均好的材料，韌度值也高。在實(shí)際工作中常見的是承受多次小能量沖擊。對(duì)多次沖擊問實(shí)際工作中常見的是承受多次小能量沖擊。對(duì)多次沖擊問題：題： 1 1） 如果沖擊能量低，沖擊周次較多時(shí)，如果沖擊能量低，沖擊周次較多時(shí)，KVKV主要取主要取決于材料的強(qiáng)度，強(qiáng)度高則沖擊韌度較好；決于材料的強(qiáng)度，強(qiáng)度高則沖擊韌度較好； 2 2） 如果沖擊能量高，則主要取決于材料的塑性，材如果沖擊能量高，則主要取決于材料的塑性，材料塑性越高則沖擊韌度較好。料塑性越高