工程材料 教材

1、第一章 工程材料的性能金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來的性能。物理性能、化學(xué)性能、機械性能工藝性能：機械性能：金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出的力學(xué)行為。性能使用性能：制造工藝過程中材料適應(yīng)加工的性能。鑄造性、可鍛性、焊接性、切削加工性、熱處理工藝性。最基本的指標(biāo)是強度，塑性，硬度和沖擊韌性。 一、強度二、塑性三、硬度四、沖擊韌性結(jié)束第一章 工程材料的性能第一節(jié) 靜載時材料的機械性能= （MPa)PS0= 100%L1-L0L0一、靜拉伸試驗此試驗在試驗機上進(jìn)行L=L1Lo第一章 工程材料的性能第一節(jié) 靜載時材料的機械性能一、靜拉伸試驗 靜拉伸實驗可知：低碳鋼經(jīng)三個階段而破壞：彈性階段（OPE）彈塑性

2、階段（ESB）斷裂階段（BK） 靜拉伸曲線上： OE直線段彈性變形階段撤去外力，完全消失的變形，彈性變形量與外力大小成正比。第一節(jié) 靜載時材料的機械性能一、靜拉伸試驗彈性變形 靜拉伸曲線上： ES段（偏離直線）微量塑性變形階段一、靜拉伸試驗塑性變形：撤去外力，不能消失而保留下來的變形。第一節(jié) 靜載時材料的機械性能比例極限p彈性極限e屈服強度s抗拉強度b強度指標(biāo)單位：MPa 靜拉伸曲線上：第一章 工程材料的性能第一節(jié) 靜載時材料的機械性能一、靜拉伸試驗 靜拉伸曲線上： OE直線段彈性變形階段 彈性極限e： 只發(fā)生彈性變形，不產(chǎn)生塑性變形的最大應(yīng)力。工程上常用0.01表示。 L=0.01%L0一、

3、靜拉伸試驗第一節(jié) 靜載時材料的機械性能 靜拉伸曲線上： SS水平（或波浪）線段屈服階段屈服極限s：材料屈服時的最小應(yīng)力。表示材料抵抗微量塑性變形的能力。 s是零件設(shè)計的重要依據(jù)之一。脆性材料不考慮s一、靜拉伸試驗第一節(jié) 靜載時材料的機械性能 脆性材料靜拉伸曲線脆性材料（鑄鐵，高碳鋼，經(jīng)熱處理鋼）在破斷前沒明顯的塑性變形，稱為脆性斷裂條件屈服極限0.2：材料產(chǎn)生塑性變形量L=0.2%L0時的應(yīng)力值。一、靜拉伸試驗第一節(jié) 靜載時材料的機械性能 靜拉伸曲線上：ESB為彈塑性變形階段一、靜拉伸試驗第一節(jié) 靜載時材料的機械性能 BK為下降線段頸縮斷裂階段抗拉強度b：試樣被拉斷前所能承受的最大載荷處的應(yīng)力

4、。工程安全的保證。（一）彈性與剛度一、靜拉伸試驗第一節(jié) 靜載時材料的機械性能彈性材料產(chǎn)生彈性變形而不產(chǎn)生塑性變形的能力。剛度材料抵抗彈性變形的能力。E=/L=E和So ，則L，剛度越好。（二）強度特性指標(biāo)主要是屈服強度（ s ）和抗拉強度（ b）一、靜拉伸試驗第一節(jié) 靜載時材料的機械性能材料抵抗變形和斷裂的能力稱為強度。單位MPa(MN/mm2)分：抗拉強度b、抗壓bc、抗彎bb、抗剪b、抗扭t。1.屈服極限s（屈服強度或屈服點） 金屬材料開始發(fā)生明顯塑性變形的抗力。s=Ps/Fo （MPa） 2. 抗拉強度b （強度極限）是試樣被拉斷前的最大承載能力。 屈強比：s與b的比值叫屈強比。屈強比太

5、小，則材料強度的有效利用率太低。 （二）強度第一節(jié) 靜載時材料的機械性能一、靜拉伸試驗(三) 塑性金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力。 1. 延伸率 100%L1L0L02. 斷面收縮率100%F0F1F03. 意義： 和越大，表示材料的塑性越好。第一節(jié) 靜載時材料的機械性能一、靜拉伸試驗二、硬度金屬材料抵抗其他更硬物體壓入的能力?；蚴遣牧蠈植克苄宰冃蔚目沽?。（一）布氏硬度（HB）（二）洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）第一節(jié) 靜載時材料的機械性能定義：三、硬度（一）布氏硬度（HB）試驗原理HB(Mpa)PFd HB 布氏硬度第一節(jié) 靜載時材料的機械性能FD(D D2d2 )2

6、圖1-2 布氏硬度（HB）試驗原理三、硬度（一）布氏硬度特點當(dāng)HB450時，測量結(jié)果無效第一節(jié) 靜載時材料的機械性能與強度之間有一定的對應(yīng)關(guān)系 軋、鍛鋼：b2.53.5HB 鑄鋼：b2.93.9HB 灰鑄鐵： b1.6(HB40)適用于組織不均勻的材料（鑄、鍛、軋制件）。三、硬度（二）洛氏硬度：（HRA、HRB、HRC）試驗原理h=h2h1HR=Khh HR洛氏硬度第一節(jié) 靜載時材料的機械性能三、硬度（二）洛氏硬度：（HRA、HRB、HRC）特點因為壓痕較小，代表性差，硬度值重復(fù)性差。第一節(jié) 靜載時材料的機械性能直接讀數(shù)，效率高。適用于組織均勻的材料，如淬火鋼件。定義：金屬材料抵抗沖擊破壞的能

7、力試驗方法aKAKFNW(h1h2)FNaK 沖擊韌性第二節(jié) 動載時材料的機械性能一、沖擊韌（ ）K 圖1-2 沖擊試驗示意圖沖擊韌性實驗Ak=h1-h2一、沖擊韌性影響因素塑性 韌性溫度 韌性第二節(jié) 動載時材料的機械性能圖1-2 沖擊試驗示意圖二、疲勞強度定義：金屬材料抵抗疲勞破壞的能力1.金屬的疲勞（疲勞破壞）材料在交變載荷的反復(fù)作用下(最大應(yīng)力s)，突然斷裂的現(xiàn)象。第二節(jié) 動載時材料的機械性能拉應(yīng)力表面微裂紋向內(nèi)部擴展突然斷裂2.疲勞破壞機理二、疲勞強度3.疲勞強度的表示疲勞極限r(nóng)r:應(yīng)力循環(huán)特征 rminmax第二節(jié) 動載時材料的機械性能二、疲勞強度4.疲勞強度的測量在某一應(yīng)力循環(huán)特征的交變載荷作用下，經(jīng)無限次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值。第二節(jié) 動載時材料的機械性能二、疲勞強度5.提高疲勞強度的方法a. 改善零件表面狀況b. 強化零件表面c. 合理度過