第一章工程材料的力學(xué)性能

第一章工程材料的力學(xué)性能材料的性能使用性能工藝性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能鑄造性能鍛壓性能熱處理性能焊接性能切削性能第一章工程材料的力學(xué)性能力學(xué)性能指材料在外力的作用時(shí)所表現(xiàn)出來的性能。第一章工程材料的力學(xué)性能主要指標(biāo)

力學(xué)性能強(qiáng)度塑性硬度韌性斷裂韌度疲勞第一章工程材料的力學(xué)性能相關(guān)概念

載荷：材料在加工及使用過程中所受的外力靜載荷：大小不變或變動(dòng)很慢的載荷沖擊載荷：突然增加的載荷疲勞載荷：所經(jīng)受的周期性或非周期性的動(dòng)載荷變形：材料受不同載荷作用而發(fā)生的幾何形狀和尺寸的變化內(nèi)力：材料受外力作用后為保持其原形在材料內(nèi)作用著與外力相對抗的力應(yīng)力：單位截面積上的內(nèi)力

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能強(qiáng)度材料抵抗塑性變形或斷裂的能力強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（一般情況下多以抗拉強(qiáng)度作為判別材料強(qiáng)度高低的指標(biāo))抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度第一章工程材料的力學(xué)性能第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能強(qiáng)度拉伸試驗(yàn)液壓式萬能電子拉伸試驗(yàn)機(jī)loLDdoaoloLbo(a)圓試樣(b)板材試樣試樣拉伸試樣圖第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能強(qiáng)度拉伸曲線拉伸曲線第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能強(qiáng)度1.屈服點(diǎn)(σs)指材料產(chǎn)生屈服時(shí)的應(yīng)力。

σs=F

s/S

0

其中：F

s－試樣屈服時(shí)的載荷S

0－試樣原始截面積

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第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能強(qiáng)度2.規(guī)定殘余伸長應(yīng)力值(σr0.2)指規(guī)定殘余伸長率達(dá)到0.2%時(shí)的應(yīng)力。

σr0.2=F

r0.2/S

0其中：F

r0.2－殘余伸長率達(dá)到0.2%時(shí)的載荷S

0－試樣原始截面積

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第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能強(qiáng)度3.抗拉強(qiáng)度(σb)指材料所能承受的最大應(yīng)力。

σb=F

b/S

0其中：F

b－試樣斷裂前承受的最大載荷。S

0－試樣原始截面積

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第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能塑性材料斷裂前產(chǎn)生永久變形的能力1.伸長率(δ)2.斷面收縮率(Ψ)第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度材料抵抗局部變形（特別是塑性變形）、壓痕或劃痕的能力常用硬度測試方法壓入法（生產(chǎn)中常用此方法）劃痕法第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度壓入法布氏硬度洛氏硬度維氏硬度等第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度布氏硬度布氏硬度計(jì)

布氏硬度計(jì)試驗(yàn)原理示意圖

載荷F試樣球形壓頭試驗(yàn)原理及設(shè)備：第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度布氏硬度注：HBS:普通淬火鋼球，硬度值在450以下HBW:硬質(zhì)合金球，硬度值在450～650

符號(hào)及值：第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度布氏硬度表示方法：170HBS10/1000/30

表示用直徑10mm的鋼球，在9807N（1000kgf）的試驗(yàn)力作用下，保持30s時(shí)測得的布氏硬度值為170。

530HBW5/750

表示用直徑5mm的硬質(zhì)合金球，在7355N（750kgf）的試驗(yàn)力作用下，保持10-15s時(shí)測得的布氏硬度值為530。

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第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度布氏硬度值的測得：布氏硬度是用專用的刻度放大鏡量出壓痕直徑d，根據(jù)壓痕直徑的大小再從專門的硬度表中查出相應(yīng)的布氏硬度值。第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度布氏硬度應(yīng)用范圍：布氏硬度適用于鑄鐵有色金屬及其合金各種退火及調(diào)質(zhì)的鋼材特別對于軟材料，如鋁、鉛、錫等更為適宜最適宜鋼管硬度檢驗(yàn)中，直接以d表示硬度。第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度布氏硬度特點(diǎn)：測量誤差小（因壓痕大），數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性強(qiáng)壓痕面積較大，不適于測量成品零件或薄件的硬度不能測量極軟和極硬的材料的硬度測試過程比較麻煩，測試時(shí)間長，結(jié)果還需要查表第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度洛氏硬度試驗(yàn)原理及設(shè)備：洛氏硬度測試原理示意圖洛氏硬度計(jì)壓頭（頂角120°金鋼石圓錐(或Φ1.588mm淬火鋼球)載荷第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度洛氏硬度符號(hào)及值：01230123h1h3h2K=0.2壓頭被測材料其中：用金剛石圓錐體壓頭時(shí)，K為0.2；用鋼球壓頭時(shí)，K為0.26第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度洛氏硬度值的表示：45HRC35HRB70HRA第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度洛氏硬度常用標(biāo)尺和適用范圍：壓頭主載荷測量范圍應(yīng)用材料HRA金剛石588.4N60～85表面硬化層、硬質(zhì)合金等HRB淬火鋼球980.7N25～100有色金屬，退火、正火鋼等HRC金剛石1471.0N20～67淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等注：各標(biāo)尺的洛氏硬度值不能直接比較大小第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度洛氏硬度特點(diǎn)：操作簡單、迅速，能直接從刻度盤上讀出硬度值壓痕較小，可以測定成品及薄的工件測試的硬度值范圍大，可測從很軟到很硬的材料壓痕較小，當(dāng)材料的內(nèi)部組織不均勻時(shí)，硬度數(shù)據(jù)波動(dòng)較大，是測量值的代表性不足不同標(biāo)尺下測量的硬度值不能直接比較大小第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度維氏硬度試驗(yàn)原理及設(shè)備：維氏硬度計(jì)維氏硬度測試原理示意圖壓頭壓痕載荷F第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度維氏硬度符號(hào)及值：其中：F為試驗(yàn)力

d為壓痕兩對角線長度的算術(shù)平均值值的表示：34HV特點(diǎn)：試驗(yàn)力小，壓入深度較淺，可測量較薄的材料第一章工程材料的力學(xué)性能

第一節(jié)靜載荷下材料的力學(xué)性能硬度維氏硬度也可以測量表面滲碳、氮化層的硬度硬度值具有連續(xù)性，可測定很軟到很硬的各種材料的硬度測試結(jié)果準(zhǔn)確性高需要測定壓痕對角線長度，并進(jìn)行算術(shù)平均值計(jì)算，麻煩壓痕小，要求試樣表面質(zhì)量要高第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能沖擊韌度材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力沖擊試驗(yàn)機(jī)及沖擊試樣、試驗(yàn)示意圖沖擊試樣、試驗(yàn)示意圖第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能沖擊韌度沖擊韌度符號(hào)——試樣沖斷時(shí)所消耗的沖擊功Ak為:試樣的沖擊韌度

為:其中：表示試樣缺口處截面積第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能沖擊韌度第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能沖擊韌度的意義：揭示材料變脆傾向反映原材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能疲勞強(qiáng)度在交變應(yīng)力作用下，雖然零件所承受的應(yīng)力低于材料的屈服點(diǎn)，但經(jīng)過較長時(shí)間的工作而產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過程，稱為材料的疲勞疲勞的概念第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能疲勞強(qiáng)度疲勞曲線和疲勞試驗(yàn)疲勞曲線示意圖疲勞試驗(yàn)示意圖第一章工程材料的力學(xué)性能

第二節(jié)動(dòng)載荷下材料的力學(xué)性能疲勞強(qiáng)度疲勞極限材料疲勞試驗(yàn)中，當(dāng)應(yīng)力低于一定值時(shí)，試樣可以經(jīng)受無限次周期循環(huán)而不破壞，此應(yīng)力值為材料的疲勞極限疲勞極限表示為實(shí)際上，黑色材料，一般規(guī)定應(yīng)力循環(huán)107周次而不斷裂的最大應(yīng)力稱為疲勞極限有色材料、不銹鋼等取108周次第一章工程材料的力學(xué)性能

第三節(jié)其他力學(xué)性能斷裂韌度當(dāng)外力作用于非均質(zhì)材料時(shí)，外力逐漸增大，材料內(nèi)部裂紋擴(kuò)展時(shí)，裂紋