第一章金屬機械性能50

鑄造性可鍛性可焊性切削加工性熱處理性工程材料的性能

使用性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能

工藝性能力學(xué)性能：彈性、塑性、韌性、強度、硬度和疲勞強度等等。－－主要是指材料在力的作用下抵抗變形和開裂的性能。第一章

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

mechanicalproperties金屬材料的機械（力學(xué)）性能

§1-1靜載時材料的機械性能

§1-2動載時材料的機械性能

§1-3

高溫下的機械性能

§1-4

斷裂韌性KIC

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

一.定義:力學(xué)性能(機械性能)-----是指材料在力的作用下抵抗變形和開裂的性能.(材料抵抗外力的能力）二.指標(biāo):

彈性、塑性、韌性、強度、硬度和疲勞強度等-----。§1-1靜載時材料的機械性能

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

第一章

拉伸機上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線

拉伸試驗機三.拉伸試驗拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象金屬材料的機械（力學(xué)）性能

彈性變形屈服變形均勻塑性變形階段局部集中塑性變形—頸縮金屬材料的機械（力學(xué)）性能

按外力作用方式種類:抗拉、抗壓、抗彎、抗扭等。

(1)屈服強度：σs

屈服點S

材料在外力作用下開始塑性變形的最低應(yīng)力（材料開始明顯塑性變形的抗力）是設(shè)計和選材的主要依據(jù)之一

Ps

σs=MpaS0強度(strength):

材料抵抗變形和斷裂的能力.

單位：

MPa

[（1000N)MN/m2或N/mm2]屈服強度抗拉強度抗拉金屬材料的機械（力學(xué)）性能

(2)條件屈服強度(塑性變形量為0.2%)

規(guī)定試樣產(chǎn)生0.2％殘余變形時的應(yīng)力值（中、高碳鋼等無明顯屈服現(xiàn)象）。(3)抗拉強度：σb

P0.2σ0.2=(Mpa)

S0

Pb

σb=(Mpa)S0⑸屈強比σs/σb:屈強比越小，工程構(gòu)件的可靠性越高⑷.彈性極限

σe

:不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力．

Pe

σe=

(Mpa)S0金屬材料的機械（力學(xué)）性能

塑性(plasticity):是指材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。(1)斷面收縮率(percentagereductioninarea):ψ

S0–Sk

ψ=×100%S0(2)伸長率(延伸率)specificelongation:

δ

Lk–L0

δ=×100%L0

δ<2~5%屬脆性材科δ≈5~10%屬韌性材料δ>10%屬塑性材料金屬材料的機械（力學(xué)）性能

1.彈性變形(elasticdeformation):隨載荷撤除而消失的變形彈性和剛度σ＜σe

應(yīng)力應(yīng)變曲線：將試樣的S０和l０分別除P和△L即得σ－ε（應(yīng)力應(yīng)變）曲線．金屬材料的機械（力學(xué)）性能

2.

彈性模量E:OP的斜率衡量材料產(chǎn)生變形難易程度的指標(biāo)。3..剛度

ES

:單位應(yīng)變承受的負(fù)荷。

P／ε＝ES

剛度越大，變形越難。金屬材料的機械（力學(xué)）性能

硬度(hardness):

是指材料抵抗其他硬物體壓入其表面的能力。

布氏硬度HB

洛氏硬度HR

維氏硬度HV

肖氏硬度HS銼刀法常用測量硬度的方法金屬材料的機械（力學(xué)）性能

布氏硬度

HB(Brinell-hardness):

HB=P/S（

MPa

或kgf/mm2

），

S—壓頭表面積

特點：

平均、重復(fù)性好；壓痕面積大，

適用于:未成品檢驗；軟質(zhì)件。

HBS–淬火鋼球壓頭（≤450）；

HBW--硬質(zhì)合金鋼球壓頭（≤650）。布氏硬度計

使用范圍：金屬材料的機械（力學(xué)）性能

洛氏硬度

(Rockwllhardness)

操作簡便、可直讀；壓痕?。贿m于各種硬度值的測量；但重復(fù)率低用于：

HRB（鋼球壓頭，100kg載荷）——軟質(zhì)件。

HRC（120℃，150kg）—硬件：淬硬鋼、工具鋼…。

HRA（120℃金剛石圓錐壓頭，60kg）—硬而薄件。使用范圍：

HRC20～67

維氏硬度（HV）

金剛石正四棱錐壓頭，精確，但操作復(fù)雜，用于科學(xué)試驗。壓力可選5～120kg間的特定值；適于各種硬度值的測量；壓痕小。顯微硬度（HM）：可測各組成相的硬度，用于組織研究。

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

§1-2動載時材料的機械性能

1、沖擊韌性（impacttoughness）材料抵抗沖擊載荷的能力

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

沖擊功Ak:

Ak=mgH–mgh(J)沖擊韌性值ak

：試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。

Ak

ak=(J/cm2)（akv、aku）

S0影響因素：材料、T、試樣大小、缺口形狀等。

應(yīng)用

——汽車緊急制動；蒸汽錘；沖床等動載荷。

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

2、疲勞強度：σ-1

疲勞：材料在交變應(yīng)力作用下，在遠(yuǎn)小于強度極限，甚至小于屈服極限的應(yīng)力下發(fā)生斷裂。

疲勞占失效零件的70%以上，80%的斷裂由疲勞造成。

疲勞極限：材料能承受的無數(shù)次（107～８）循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值。

疲勞曲線

疲勞原因

——劃痕、內(nèi)應(yīng)力集中引起微裂紋擴展

影響因素：循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)、殘余應(yīng)力等。

金屬材料的機械（力學(xué)）性能

§1-3

高溫下的機械性能

●溫度升高→硬度、強度、彈性模量下降；塑性、韌性增加。

●蠕變

——常溫下工作的有機材料，隨時間的延長，應(yīng)變量緩慢增加，甚至發(fā)生斷裂?！?-4

斷裂韌性KIC

●低應(yīng)力脆斷

——應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服強度時發(fā)生突然脆性斷裂

●影響因素

——成分、熱處理、加工工藝。金屬材料的機械（力學(xué)）性能

本章重點

各種機械性能指標(biāo)的物理意義、單位、應(yīng)用：強度（σe

、σb

、σs）；塑性（ψδ）；硬度（HRB、HRC，

HBS