工程材料與焊接技術(shù)

1、主講人：薛小懷主講人：薛小懷 副教授副教授上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一五年九月十四日二零一五年九月十四日 工程材料與焊接基礎(chǔ)工程材料與焊接基礎(chǔ)2薛小懷薛小懷 副教授副教授 個(gè)人簡(jiǎn)歷個(gè)人簡(jiǎn)歷西安石油學(xué)院本科西安石油學(xué)院本科 （19911995）；）；西安交通大學(xué)碩士（西安交通大學(xué)碩士（19951998）；）；中國(guó)科學(xué)院金屬研究所博士中國(guó)科學(xué)院金屬研究所博士 （19982001）；）；上海交通大學(xué)博士后流動(dòng)站上海交通大學(xué)博士后流動(dòng)站 （20012003）；）；上海交通大學(xué)材料學(xué)院（上海交通大學(xué)材料學(xué)院（2003.8至今）。至今）。3薛小懷薛小懷 副教授副教授

2、研究方向研究方向金屬材料及材料焊接性；金屬材料及材料焊接性；控軋鋼的焊接冶金學(xué)；控軋鋼的焊接冶金學(xué)；異種材料的連接。異種材料的連接。4薛小懷薛小懷 副教授副教授 參考資料參考資料工程材料與制造工藝教程工程材料與制造工藝教程，沈紉秋；，沈紉秋；工程材料工程材料，李遇昌，王本德；，李遇昌，王本德；船舶與海洋工程材料船舶與海洋工程材料，姜錫瑞；，姜錫瑞；金屬熔焊原理金屬熔焊原理，周振豐，張文鉞。，周振豐，張文鉞。 5薛小懷薛小懷 副教授副教授 考核方式及考核內(nèi)容考核方式及考核內(nèi)容考核方式：平時(shí)成績(jī)考核方式：平時(shí)成績(jī)+閉卷考試成績(jī)；閉卷考試成績(jī)；考試內(nèi)容：課堂講授內(nèi)容；考試內(nèi)容：課堂講授內(nèi)容；聯(lián)系方式

3、：聯(lián)系方式021-54744246 6薛小懷薛小懷 副教授副教授 課程的主要內(nèi)容課程的主要內(nèi)容（1）金屬的基礎(chǔ)理論）金屬的基礎(chǔ)理論 材料的力學(xué)性能、純金屬結(jié)構(gòu)與結(jié)晶、相結(jié)構(gòu)與相圖、鐵碳合金、鋼的熱處理、塑性變形與再結(jié)晶。（2）工程材料）工程材料 鋼、有色金屬及其合金、非金屬材料、復(fù)合材料。（3）材料加工工藝）材料加工工藝 鑄造、鍛壓、焊接、熱處理。7薛小懷薛小懷 副教授副教授 課程的目的課程的目的 獲得常用工程材料的種類、成分、組織、性獲得常用工程材料的種類、成分、組織、性能和改性方法的基本知識(shí)。通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)和知能和改性方法的基本知識(shí)。通過(guò)對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)和知識(shí)的綜合和運(yùn)

4、用，初步具備根據(jù)零件的服役條件識(shí)的綜合和運(yùn)用，初步具備根據(jù)零件的服役條件合理選擇和使用材料，正確制定熱處理工藝方法合理選擇和使用材料，正確制定熱處理工藝方法和妥善安排工藝路線的能力。和妥善安排工藝路線的能力。 8薛小懷薛小懷 副教授副教授 課程的特點(diǎn)課程的特點(diǎn) 內(nèi)容龐雜，原理規(guī)律多，概念定義多；內(nèi)容龐雜，原理規(guī)律多，概念定義多； 許多內(nèi)容許多內(nèi)容 看不見(jiàn)，摸不著，枯燥、乏味?？床灰?jiàn)，摸不著，枯燥、乏味。 難教；難教； 難學(xué)！難學(xué)！ 9薛小懷薛小懷 副教授副教授 工程材料與焊接基礎(chǔ)工程材料與焊接基礎(chǔ)第一講第一講鋼的性能鋼的性能10薛小懷薛小懷 副教授副教授 材料的分類材料的分類 按結(jié)合鍵按結(jié)合鍵

5、分為金屬鍵（金屬材料）、離子分為金屬鍵（金屬材料）、離子鍵（陶瓷材料）及共價(jià)鍵（高分子材料）；鍵（陶瓷材料）及共價(jià)鍵（高分子材料）； 按性能按性能劃分為結(jié)構(gòu)材料（力學(xué)性能為主）劃分為結(jié)構(gòu)材料（力學(xué)性能為主）和功能材料（物理性能為主）。和功能材料（物理性能為主）。 本課程以本課程以工程結(jié)構(gòu)材料工程結(jié)構(gòu)材料為主。為主。 11薛小懷薛小懷 副教授副教授 材料的分類材料的分類 物理性能：物理性能： 熔點(diǎn)、密度、熱膨脹性、導(dǎo)熱熔點(diǎn)、密度、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和磁性。性、導(dǎo)電性和磁性。 根據(jù)服役條件和用途的不同，選擇不同根據(jù)服役條件和用途的不同，選擇不同物理性能的材料，成為選擇材料的依據(jù)。物理性能的材

6、料，成為選擇材料的依據(jù)。12薛小懷薛小懷 副教授副教授 化學(xué)性能：化學(xué)性能： 常溫或高溫下抵抗各種介質(zhì)侵蝕常溫或高溫下抵抗各種介質(zhì)侵蝕的能力，也稱為化學(xué)穩(wěn)定性（抗氧化性和耐腐的能力，也稱為化學(xué)穩(wěn)定性（抗氧化性和耐腐蝕性，蝕性，mm/y）。）。 耐蝕性：耐蝕性：抗大氣、海水、酸、堿等腐蝕介質(zhì)?？勾髿狻⒑Ｋ?、酸、堿等腐蝕介質(zhì)。 抗氧化性：抗氧化性：抵抗高溫、強(qiáng)腐蝕燃?xì)饣蛄黧w介質(zhì)抵抗高溫、強(qiáng)腐蝕燃?xì)饣蛄黧w介質(zhì)對(duì)材料性能的影響。對(duì)材料性能的影響。 抗老化、可降解等性能！抗老化、可降解等性能！13薛小懷薛小懷 副教授副教授 材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能 除物理、化學(xué)性能外，一般設(shè)計(jì)與選材時(shí)除物理、化學(xué)性

7、能外，一般設(shè)計(jì)與選材時(shí)以材料的以材料的力學(xué)性能力學(xué)性能做為主要依據(jù)。做為主要依據(jù)。 材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能一般包括：強(qiáng)度、塑性、一般包括：強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等。硬度、韌性、疲勞強(qiáng)度等。 力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)定或者力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)測(cè)定或者查閱相關(guān)手冊(cè)。查閱相關(guān)手冊(cè)。14薛小懷薛小懷 副教授副教授 材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能強(qiáng)度強(qiáng)度 金屬在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。金屬在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。根據(jù)外力的不同強(qiáng)度可以分為：抗拉、抗壓、根據(jù)外力的不同強(qiáng)度可以分為：抗拉、抗壓、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度等?？箯潯⒖辜艉涂古?qiáng)度等。 分別以應(yīng)力分別以應(yīng)

8、力 （單位面積上的內(nèi)力，（單位面積上的內(nèi)力，P/A）和）和應(yīng)變應(yīng)變 （單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)量（單位長(zhǎng)度上的伸長(zhǎng)量 L/L0）代替）代替P和和 L繪出的應(yīng)力繪出的應(yīng)力-應(yīng)變可得到比例極限、彈性極限、應(yīng)變可得到比例極限、彈性極限、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度指標(biāo)等。屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度指標(biāo)等。15薛小懷薛小懷 副教授副教授 16薛小懷薛小懷 副教授副教授 低碳鋼的拉伸曲線低碳鋼的拉伸曲線17薛小懷薛小懷 副教授副教授 比例極限（比例極限（MPaMPa） 金屬材料的伸長(zhǎng)量與載荷成正比的最大應(yīng)金屬材料的伸長(zhǎng)量與載荷成正比的最大應(yīng)力。力。應(yīng)力小于比例極限時(shí)，符合虎克定律。應(yīng)力小于比例極限時(shí)，符合虎克定律。 實(shí)際很難測(cè)定

9、，國(guó)標(biāo)規(guī)定：拉伸曲線上稍實(shí)際很難測(cè)定，國(guó)標(biāo)規(guī)定：拉伸曲線上稍微偏離彈性直線的某點(diǎn)，該點(diǎn)的切線與載荷軸微偏離彈性直線的某點(diǎn)，該點(diǎn)的切線與載荷軸夾角的正切值較彈性直線與載荷軸間的夾角正夾角的正切值較彈性直線與載荷軸間的夾角正切值增加切值增加50%50%時(shí)，該點(diǎn)處的應(yīng)力作為時(shí)，該點(diǎn)處的應(yīng)力作為“規(guī)定比規(guī)定比例極限例極限”。18薛小懷薛小懷 副教授副教授 彈性極限（彈性極限（MPaMPa） 材料能夠承受，不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力。材料能夠承受，不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力。 國(guó)標(biāo)規(guī)定：殘余伸長(zhǎng)量為標(biāo)距程度國(guó)標(biāo)規(guī)定：殘余伸長(zhǎng)量為標(biāo)距程度L0的的0.01%時(shí)的應(yīng)力作為時(shí)的應(yīng)力作為“規(guī)定的彈性極限規(guī)定的彈性極限

10、”。19薛小懷薛小懷 副教授副教授 屈服強(qiáng)度（屈服強(qiáng)度（MPaMPa） 金屬材料開(kāi)始屈服時(shí)的最小應(yīng)力（外力不增金屬材料開(kāi)始屈服時(shí)的最小應(yīng)力（外力不增加，塑性變形繼續(xù)顯著增加）。加，塑性變形繼續(xù)顯著增加）。但是合金鋼、銅但是合金鋼、銅合金、鋁合金等沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，因此國(guó)標(biāo)規(guī)合金、鋁合金等沒(méi)有明顯的屈服點(diǎn)，因此國(guó)標(biāo)規(guī)定：殘余應(yīng)變量達(dá)到定：殘余應(yīng)變量達(dá)到0.2%時(shí)的應(yīng)力稱為屈服極時(shí)的應(yīng)力稱為屈服極限，用限，用 0.2表示。表示。20薛小懷薛小懷 副教授副教授 由于變形引起強(qiáng)化作用使得變形抗力由于變形引起強(qiáng)化作用使得變形抗力增加，金屬材料能承受的最大應(yīng)力稱為抗增加，金屬材料能承受的最大應(yīng)力稱為抗拉強(qiáng)

11、度。拉強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度（抗拉強(qiáng)度（MPaMPa）21薛小懷薛小懷 副教授副教授 工程上不僅希望有高的工程上不僅希望有高的 s，而且有一定的，而且有一定的屈強(qiáng)比（屈強(qiáng)比（ s/ b），），屈強(qiáng)比越小，結(jié)構(gòu)的安屈強(qiáng)比越小，結(jié)構(gòu)的安全性越高，萬(wàn)一突然超載，結(jié)構(gòu)不會(huì)立即破全性越高，萬(wàn)一突然超載，結(jié)構(gòu)不會(huì)立即破斷。斷。否則材料強(qiáng)度的利用率很低，不能發(fā)揮否則材料強(qiáng)度的利用率很低，不能發(fā)揮材料的性能潛力。材料的性能潛力。屈強(qiáng)比屈強(qiáng)比22薛小懷薛小懷 副教授副教授 幾種典型材料的拉伸圖幾種典型材料的拉伸圖鑄鐵、碳鋼、純鋁鑄鐵、碳鋼、純鋁23薛小懷薛小懷 副教授副教授 剛度剛度 材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比

12、，其比材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，其比值值E=/E=/（MN/m2）稱為彈性模量（即剛度）。）稱為彈性模量（即剛度）。抵抗彈性變形的能力，用彈性模量表征。抵抗彈性變形的能力，用彈性模量表征。彈性模量彈性模量主要主要取決于材料本身特性，表示金屬原子間結(jié)合力取決于材料本身特性，表示金屬原子間結(jié)合力大小的參數(shù)，冷變形、熱處理、合金化等手段對(duì)彈大小的參數(shù)，冷變形、熱處理、合金化等手段對(duì)彈性模量的提高作用不大性模量的提高作用不大。 24薛小懷薛小懷 副教授副教授 塑性塑性 斷裂前金屬產(chǎn)生塑性變形的能力。斷裂前金屬產(chǎn)生塑性變形的能力。通常用延通常用延伸率伸率 （% %）和斷面收縮率）和斷面收縮率

13、（% %）表示，）表示， 表示表示塑性更能體現(xiàn)材料的真實(shí)應(yīng)變。塑性更能體現(xiàn)材料的真實(shí)應(yīng)變。 試樣拉斷后標(biāo)距增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度試樣拉斷后標(biāo)距增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度百分比。百分比。 試樣拉斷后斷裂處截面積最大縮減量與試樣拉斷后斷裂處截面積最大縮減量與原試樣截面積百分比。原試樣截面積百分比。25薛小懷薛小懷 副教授副教授 硬度硬度 表示材料軟硬程度，表征材料對(duì)局部塑性表示材料軟硬程度，表征材料對(duì)局部塑性變形抗力的指標(biāo)。變形抗力的指標(biāo)。 一般來(lái)說(shuō)硬度高，耐磨性好；硬度與強(qiáng)度一般來(lái)說(shuō)硬度高，耐磨性好；硬度與強(qiáng)度之間有一定的聯(lián)系，可由硬度估算強(qiáng)度；測(cè)量之間有一定的聯(lián)系，可由硬度估算強(qiáng)度；測(cè)量簡(jiǎn)便，不必

14、破壞零件。簡(jiǎn)便，不必破壞零件。 測(cè)量硬度的方法主要有布氏法、洛氏法與測(cè)量硬度的方法主要有布氏法、洛氏法與維氏法。維氏法。26薛小懷薛小懷 副教授副教授 布氏硬度（布氏硬度（HBS/WHBS/W） 在布氏硬度機(jī)上測(cè)定。將直徑為在布氏硬度機(jī)上測(cè)定。將直徑為D的淬火鋼球的淬火鋼球在一定的載荷在一定的載荷P作用下壓入所測(cè)材料，經(jīng)過(guò)規(guī)定加作用下壓入所測(cè)材料，經(jīng)過(guò)規(guī)定加載時(shí)間然后卸載，得到直徑為載時(shí)間然后卸載，得到直徑為d的壓坑，載荷除以的壓坑，載荷除以壓坑面積得到布氏硬度值。壓坑面積得到布氏硬度值。 布氏硬度值在布氏硬度值在450以下的材料選用普通淬火鋼球，以下的材料選用普通淬火鋼球，以以HBS表示；硬

15、度值達(dá)到表示；硬度值達(dá)到650以下，選用硬質(zhì)合金以下，選用硬質(zhì)合金球。太硬可能引起鋼球變形時(shí)不能用布氏硬度值球。太硬可能引起鋼球變形時(shí)不能用布氏硬度值表示。表示。27薛小懷薛小懷 副教授副教授 布氏硬度與布氏硬度與 b b之間的換算關(guān)系：之間的換算關(guān)系： 軋制鋼、鍛鋼：軋制鋼、鍛鋼： b (0.340.36)HBS； 冷變形黃銅、青銅：冷變形黃銅、青銅： b 0.4HBS； 鑄鋼：鑄鋼： b (0.30.4)HBS； 灰鑄鐵：灰鑄鐵： b 0.1HBS； 鑄鋁：鑄鋁： b 0.26HBS。28薛小懷薛小懷 副教授副教授 洛氏硬度（洛氏硬度（HRHR） 以壓頭的壓坑深度計(jì)量硬度大小。以壓頭的壓坑

16、深度計(jì)量硬度大小。加載過(guò)程如下：加載過(guò)程如下： (1)加加10kg初載，壓坑深度初載，壓坑深度h1，去除表面粗糙度的影響；，去除表面粗糙度的影響；（2）加主載）加主載50/90/140kg，壓坑深度為，壓坑深度為h2；（3）卸主載保留初載，由于彈性恢復(fù)壓坑深度為）卸主載保留初載，由于彈性恢復(fù)壓坑深度為h3。 h3-h1= h計(jì)算深度。計(jì)算深度。 HR=K- h /0.002表示硬度值。表示硬度值。 K常數(shù)，金剛石圓錐體常數(shù)，金剛石圓錐體100，淬硬鋼球，淬硬鋼球13029薛小懷薛小懷 副教授副教授 常用洛氏硬度的三種標(biāo)度常用洛氏硬度的三種標(biāo)度標(biāo)尺符號(hào)標(biāo)尺符號(hào)壓頭類型壓頭類型載荷載荷/kgK測(cè)量

17、范圍測(cè)量范圍測(cè)試?yán)郎y(cè)試?yán)鼿RA金剛石圓金剛石圓錐錐601007085表面硬化層，表面硬化層，硬質(zhì)合金等。硬質(zhì)合金等。HRB淬火鋼球淬火鋼球 1.58810013025100鋁合金、鎂合鋁合金、鎂合金、退火鋼等金、退火鋼等HRC金剛石圓金剛石圓錐錐1501002067淬火鋼、調(diào)質(zhì)淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等硬零件。鋼等硬零件。注：壓坑小，多用于成品檢驗(yàn)，但也因此對(duì)組織粗大成分不均注：壓坑小，多用于成品檢驗(yàn)，但也因此對(duì)組織粗大成分不均勻的材料測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。勻的材料測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確。30薛小懷薛小懷 副教授副教授 維氏硬度（維氏硬度（HvHv） 單位壓痕表面積所承受的抗力。單位壓痕表面積所承受的抗力。 與布氏硬

18、度法相似，不同點(diǎn)在于所加載荷與布氏硬度法相似，不同點(diǎn)在于所加載荷較小，并且用頂角為較小，并且用頂角為136 的金剛石棱錐體做壓的金剛石棱錐體做壓頭頭。在載荷作用下測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度為。在載荷作用下測(cè)量對(duì)角線長(zhǎng)度為d的壓痕。的壓痕。 廣泛用于測(cè)定工件表面硬化層或金屬鍍層以廣泛用于測(cè)定工件表面硬化層或金屬鍍層以及薄片金屬的硬度。及薄片金屬的硬度。31薛小懷薛小懷 副教授副教授 沖擊韌性沖擊韌性 試樣抵抗沖擊載荷的能力。試樣抵抗沖擊載荷的能力。 結(jié)構(gòu)服役時(shí)要承受沖擊載荷，比如飛機(jī)起落結(jié)構(gòu)服役時(shí)要承受沖擊載荷，比如飛機(jī)起落架、發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸、鍛錘錘頭、火車掛鉤、沖架、發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸、鍛錘錘頭、火車掛鉤、沖床的

19、連桿和曲軸等。床的連桿和曲軸等。 采用擺錘沖擊試驗(yàn)法測(cè)定。有兩種表示方法：采用擺錘沖擊試驗(yàn)法測(cè)定。有兩種表示方法：Ak擺錘沖斷試樣所做的功（擺錘沖斷試樣所做的功（J）；）；ak打斷試件在其缺口處單位面積上消耗的能量打斷試件在其缺口處單位面積上消耗的能量（J/cm2）。）。32薛小懷薛小懷 副教授副教授 影響影響a ak k的因素：的因素：金屬材料缺陷、淬火過(guò)熱、金屬材料缺陷、淬火過(guò)熱、夾雜、裂紋、夾雜、裂紋、等都非常敏感。等都非常敏感。 需要注意的問(wèn)題：需要注意的問(wèn)題：大能量一次沖擊抗力主大能量一次沖擊抗力主要取決于材料的塑性，而小能量多次沖擊抗力要取決于材料的塑性，而小能量多次沖擊抗力則取決

20、于材料的強(qiáng)度。片面追求過(guò)高的則取決于材料的強(qiáng)度。片面追求過(guò)高的a ak k，而，而使強(qiáng)度受到損害，導(dǎo)致零件早期失效。使強(qiáng)度受到損害，導(dǎo)致零件早期失效。33薛小懷薛小懷 副教授副教授 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 疲勞疲勞：金屬材料在交變載荷作用下，其工作應(yīng)力金屬材料在交變載荷作用下，其工作應(yīng)力小于抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度，零件發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象。小于抗拉強(qiáng)度或屈服強(qiáng)度，零件發(fā)生突然斷裂的現(xiàn)象。 疲勞易發(fā)構(gòu)件：疲勞易發(fā)構(gòu)件：旋轉(zhuǎn)或做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸、齒輪、旋轉(zhuǎn)或做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸、齒輪、彈簧、連桿等零件上，彈簧、連桿等零件上，80%的零件失效與疲勞有關(guān)。的零件失效與疲勞有關(guān)。 交變載荷形成兩類應(yīng)力：交變載荷形成兩類應(yīng)

21、力：方向不變，大小變化方向不變，大小變化（重復(fù)應(yīng)力）；方向和大小都發(fā)生變化（交變應(yīng)力）。（重復(fù)應(yīng)力）；方向和大小都發(fā)生變化（交變應(yīng)力）。34薛小懷薛小懷 副教授副教授 疲勞斷裂原因疲勞斷裂原因 在交變載荷作用下，在零件表面的應(yīng)力集在交變載荷作用下，在零件表面的應(yīng)力集中部位（晶界、孿晶、非金屬夾雜、裂紋、軟中部位（晶界、孿晶、非金屬夾雜、裂紋、軟點(diǎn)、劃痕等）或材料本身強(qiáng)度較低的部位（脫點(diǎn)、劃痕等）或材料本身強(qiáng)度較低的部位（脫碳層）產(chǎn)生不均勻劃移，造成駐留劃移帶，形碳層）產(chǎn)生不均勻劃移，造成駐留劃移帶，形成疲勞微裂紋。隨著應(yīng)力循環(huán)周次的進(jìn)行，微成疲勞微裂紋。隨著應(yīng)力循環(huán)周次的進(jìn)行，微裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展

22、，使零件有效截面積減少，減裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展，使零件有效截面積減少，減少到不能承受外加載荷作用時(shí)發(fā)生失效破壞。少到不能承受外加載荷作用時(shí)發(fā)生失效破壞。35薛小懷薛小懷 副教授副教授 以疲勞源為中心逐以疲勞源為中心逐漸向零件內(nèi)部擴(kuò)展的若漸向零件內(nèi)部擴(kuò)展的若干弧線光亮區(qū)和最后斷干弧線光亮區(qū)和最后斷裂的粗糙區(qū)（結(jié)晶狀或裂的粗糙區(qū)（結(jié)晶狀或纖維狀）組成。纖維狀）組成。疲勞斷口特征疲勞斷口特征36薛小懷薛小懷 副教授副教授 疲勞斷口實(shí)例疲勞斷口實(shí)例37薛小懷薛小懷 副教授副教授 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度是試樣經(jīng)是試樣經(jīng)過(guò)無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)仍不過(guò)無(wú)限次應(yīng)力循環(huán)仍不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力，是評(píng)定疲勞抗力的指

23、標(biāo)，是評(píng)定疲勞抗力的指標(biāo)，以應(yīng)力做縱坐標(biāo)，應(yīng)力以應(yīng)力做縱坐標(biāo)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)做橫坐標(biāo)，可循環(huán)次數(shù)做橫坐標(biāo)，可以繪制一幅以繪制一幅S SN N曲線。曲線。R=R=下限應(yīng)力下限應(yīng)力/ /上限應(yīng)力上限應(yīng)力38薛小懷薛小懷 副教授副教授 設(shè)計(jì)方面：設(shè)計(jì)方面：避免尖角，保證零件的粗糙度；避免尖角，保證零件的粗糙度； 材料方面：材料方面：保證冶金質(zhì)量，減少夾雜疏松；保證冶金質(zhì)量，減少夾雜疏松； 工藝方面：工藝方面：強(qiáng)化零件表面，比如表面淬火、強(qiáng)化零件表面，比如表面淬火、滲碳、氮化、噴丸、滾壓等。表面硬度提高可減滲碳、氮化、噴丸、滾壓等。表面硬度提高可減少劃傷，在表層形成壓應(yīng)力。少劃傷，在表層形成壓應(yīng)力。改善疲勞強(qiáng)度的措施改善疲勞強(qiáng)度的措施39薛小懷薛小懷 副教授副教授 斷裂韌性斷裂韌性 低應(yīng)力脆斷低應(yīng)力脆斷： （1）斷裂應(yīng)力低于材料屈服強(qiáng)度；）斷裂應(yīng)力低于材料屈服強(qiáng)度； （2）即使是塑性材料，斷裂前也沒(méi)有任何征）即使是塑性材料，斷裂前也沒(méi)有任何征兆，呈脆性斷裂。兆，呈脆性斷裂。 傳統(tǒng)力學(xué)不能解釋該現(xiàn)象。傳統(tǒng)力學(xué)不能解釋該現(xiàn)象。40薛小懷薛小懷 副教授副教授 傳統(tǒng)力學(xué)傳統(tǒng)力學(xué)：無(wú)缺陷均勻體；無(wú)缺陷均勻體； 斷裂力學(xué)斷裂力學(xué)：有許多宏觀裂紋的連續(xù)體。有許多宏觀裂紋的連續(xù)體。 實(shí)踐也證明了材料破斷總是從一些缺陷或裂紋處開(kāi)實(shí)踐也證明了材料破斷總是從一些缺陷或裂紋處開(kāi)始的，