《機械制造基礎(chǔ)》金屬材料的力學性能

1、機械制造基礎(chǔ)一：機械制造業(yè)介紹一：機械制造業(yè)介紹二：制造業(yè)與現(xiàn)代化1516世紀：意大利文藝復興激起了人類對自然界的向往，開辟了人類理性思維的人文時代。先進的知識界認為：必須采用觀察實驗比較先進的知識界認為：必須采用觀察實驗比較歸納推理歸納推理 這種理性的科學方法才能認識世這種理性的科學方法才能認識世界、改造世界界、改造世界。特別是數(shù)值網(wǎng)絡(luò)化時代的到來，使得人類社會的活動呈現(xiàn)虛擬性.似乎認為：工業(yè)經(jīng)濟衰落了，今后的生產(chǎn)對象是“比特”，不是“原子” ，將出現(xiàn)無物質(zhì)生產(chǎn)的社會.20世紀80年代以來有普遍認為：所有創(chuàng)造財富的資源中，知識可以取代其他資源.知識是取代自然資源的替代品.取之不盡、用之不竭的

2、知識是終極的替代品.目前有兩種經(jīng)濟：朝陽經(jīng)濟和夕陽經(jīng)濟.多數(shù)傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)成了夕陽，礦業(yè)、鐵路、鋼鐵被新技術(shù)革命淘汰.現(xiàn)代經(jīng)濟的主要職能是知識和信息（不是物質(zhì)）的生產(chǎn)和分配.三 制造業(yè)創(chuàng)造了人類 恩格斯說：直立和勞動創(chuàng)造了人類，而勞動是從制造工具開始的。動物所作的最多是收集，而人類則從事生產(chǎn)。 人類的進化從猿到人沒有爭議。人與猿分離是由于人學會了雙足行走和用手制造和使用工具。原始的制造工具和使用工具始于木棍、石器等。隨著狩獵和采集技術(shù)的改進，工具日趨精細，種類多樣，出現(xiàn)了有組織的石料開采和加工,形成了原始的制造業(yè)。四 制造業(yè)是產(chǎn)業(yè)革命的主力軍n第一次工業(yè)革命：瓦特蒸氣機發(fā)明（產(chǎn)業(yè)革命）n第二次工業(yè)

3、革命：電氣化運動n第三次產(chǎn)業(yè)革命：20世紀下半葉的信息化運動反映了新的科學技術(shù)成就對工業(yè)和社會各部門的革命性影響。今天中國的制造業(yè)直接創(chuàng)造國民生產(chǎn)總值1/3,占工業(yè)生產(chǎn)總值4/5,為國家提供財政收入1/3以上貢獻出口總額的90%,就業(yè)人口為8043萬。機械制造基礎(chǔ)課程包括的內(nèi)容?工程材料?毛坯成型方法? 金屬的各種加工工藝?公差配合與測量技術(shù)5、機械加工4、其他成型工藝3、焊接2、金屬壓力加工1、鑄造性能、熱處理性能、熱處理方法、鋼材等方法、鋼材等。1、機械工程材料n制造各種機械設(shè)備的物質(zhì)基礎(chǔ)，必須對機械工程材料有一定的了解。n在機械設(shè)計中：根據(jù)工作條件選擇合適材料和提出正確的技術(shù)要求。n在機

4、械制造中：根據(jù)結(jié)構(gòu)工藝性選擇制定加工方法和工藝規(guī)程。n在對機械設(shè)備的使用、維護和管理中：設(shè)備工作狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟效益等分析與評價。1.1 金屬材料的性能n金屬材料的性能主要包括四個方面：工藝性能工藝性能化學性能化學性能力學性能力學性能物理性能物理性能金屬材料力學性能金屬材料其它性能強度強度塑性塑性硬度硬度沖擊韌性沖擊韌性物理性能物理性能化學性能化學性能工藝性能工藝性能1 、強度 （低碳鋼的拉伸實驗圖）強度(strength)的定義: (一般指抗拉強度)強度分類：（以外力作用的方式不同分以下四類）抗拉強度抗彎強度抗扭強度抗壓強度強度分類例子：低碳鋼材料拉伸試樣試樣原始標距試樣拉斷后標距試樣原

5、始橫截面積試樣拉斷后縮頚處最小橫截面積低碳鋼的拉伸曲線圖低碳鋼的拉伸曲線圖彈性極限點彈性極限點屈服極限點屈服極限點強度極限強度極限斷裂點斷裂點脆性材料脆性材料（鑄鐵）鑄鐵）只有一個強度指標只有一個強度指標b 金屬材料以上各種強度在機械設(shè)計中具有重要的意義。設(shè)計彈簧和彈性零件時：采用韌性材料制造機械零件時：采用脆性材料制造機械零件時：0SFee許0SFss許0SFbb許2 、 塑性定義：金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力衡量指標：材料斷后伸長率 與端面收縮率100%LLL001%100010SSS特別注意：1、同一材料不同的長度的試樣得到的斷后伸長率不同。長比例試樣 比短比例 試樣

6、的伸長率小。0010dL 005dL 2、但是斷面收縮率則不受試樣長短的影響。3、金屬塑性的優(yōu)劣與零件成型加工關(guān)系密切。%5%,10s一般情況允許零件局部加工硬化，強度提高但大多數(shù)零件只要即可滿足要求3 3 、 硬度硬度定義：金屬材料抵抗集中載荷作用的能力（或者說材料抵抗硬物壓入的能力）常用的硬度測試方法 布氏硬度HB (HBS,HBW) 洛氏硬度HR (HRA, HRB, HRC)(2)(22dDDDFHBWHBSHBS壓球為鋼球時布氏硬度符號HBW壓球為硬質(zhì)合金布氏硬度符號D 壓頭直徑(mm)F 試驗時的壓力(kgf) d 壓痕平均直徑(mm)測試硬度低的材料測硬度高材料實際上，根據(jù)材料表

7、面壓痕直徑d后直接查布氏硬度表得出硬度值。不需要按照上面公式計算布氏硬度測試力保持一定時間洛氏硬度HR初始載荷總載荷撤出主載荷后初始位移（壓痕）總位移（總壓痕）撤出主載荷后總壓痕定義：在初始載荷和總載荷分別作用下壓入被測量材料的表面，定義：在初始載荷和總載荷分別作用下壓入被測量材料的表面，然后卸下主載荷后，用初載荷作用下所測量的壓痕深度殘余增量然后卸下主載荷后，用初載荷作用下所測量的壓痕深度殘余增量來計算硬度值。來計算硬度值。根據(jù)實驗所用的壓頭和載荷不同，洛氏硬度根據(jù)實驗所用的壓頭和載荷不同，洛氏硬度有幾種硬度標尺（有幾種硬度標尺（A,B,C）洛氏硬度試驗結(jié)果表示方法：洛氏硬度試驗結(jié)果表示方法

8、：HRA,HRB,HRCHRC60：用用c標尺測定的洛氏硬度值為標尺測定的洛氏硬度值為60HR：表示洛氏硬度表示洛氏硬度C：表示所用的標尺表示所用的標尺60：表示硬度值：表示硬度值注意1:硬度試驗是一種非破壞性試驗，可以直接在零件上測定硬度。硬度試驗是一種非破壞性試驗，可以直接在零件上測定硬度。2:一般零件圖上標注所要求的硬度值最為零件性能的技術(shù)要求。一般零件圖上標注所要求的硬度值最為零件性能的技術(shù)要求。3:金屬材料的硬度與其它性能指標之間有一定關(guān)系。如硬度與抗金屬材料的硬度與其它性能指標之間有一定關(guān)系。如硬度與抗拉強度的經(jīng)驗公式拉強度的經(jīng)驗公式 ：低碳鋼：低碳鋼 合金調(diào)質(zhì)鋼合金調(diào)質(zhì)鋼高碳鋼高

9、碳鋼 HBSb36. 0HBSb33. 0HBSb34. 04 、 沖擊韌度沖擊韌度定義：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力。主要是為了零件的檢驗抗沖擊載荷能力。有的零件在靜載荷主要是為了零件的檢驗抗沖擊載荷能力。有的零件在靜載荷時強度高，但是在沖擊載荷時很脆弱。時強度高，但是在沖擊載荷時很脆弱。)/()()(2cmJSAAaakukvkukv沖擊韌度值 kgf.m/cm2或J/cm2沖擊吸收功J(或kgf.m)U,V型缺口試件缺口底部橫截面cm2試件試件沖擊試驗試件沖擊試驗試件4055405510101010452R 0.52R1V型切口試樣型切口試樣U型切口試樣型切口試樣4 、 疲勞強度疲勞強度疲勞：材料在循環(huán)應力的作用下，在一處或幾處產(chǎn)生局部疲勞：材料在循環(huán)應力的作用下，在一處或幾處產(chǎn)生局部 永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生永久性累積損傷，經(jīng)一定循環(huán)次數(shù)后產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程。完全斷裂的過程。盡管零件所受的應力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間的工作后，也會產(chǎn)生盡管零件所受的應力低于材料的屈服點，但經(jīng)過較長時間