《金屬材料力學(xué)性能》課件

《金屬材料力學(xué)性能》PPT課件金屬材料力學(xué)性能概述金屬材料的拉伸性能金屬材料的沖擊韌性金屬材料的硬度與耐磨性金屬材料的疲勞性能金屬材料的斷裂韌性01金屬材料力學(xué)性能概述定義金屬材料的力學(xué)性能是指金屬材料在受到外力作用時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的性能，包括彈性、塑性、韌性、強(qiáng)度等。分類(lèi)金屬材料的力學(xué)性能可以根據(jù)不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分，如按受力方式可分為拉伸、壓縮、彎曲、剪切等；按性能特點(diǎn)可分為硬性、脆性、韌性等。定義與分類(lèi)塑性指標(biāo)包括屈服點(diǎn)、延伸率、斷面收縮率等，用于描述金屬材料在外力作用下發(fā)生的塑性變形。強(qiáng)度指標(biāo)包括抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等，用于描述金屬材料抵抗外力作用的能力。韌性指標(biāo)包括沖擊韌性、斷裂韌性等，用于描述金屬材料抵抗沖擊和斷裂的能力。彈性指標(biāo)包括彈性模量、泊松比等，用于描述金屬材料在外力作用下發(fā)生的彈性變形。金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)

金屬材料力學(xué)性能的重要性工程應(yīng)用金屬材料的力學(xué)性能是工程應(yīng)用中非常重要的性能指標(biāo)，對(duì)于保證工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性具有重要意義?？茖W(xué)研究金屬材料的力學(xué)性能是科學(xué)研究的重要領(lǐng)域之一，對(duì)于深入了解金屬材料的本質(zhì)特性和發(fā)展新型金屬材料具有重要意義。經(jīng)濟(jì)發(fā)展金屬材料的力學(xué)性能與經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切相關(guān)，高性能的金屬材料能夠推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。02金屬材料的拉伸性能通過(guò)拉伸試驗(yàn)可以測(cè)定金屬材料的拉伸性能，包括抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率等指標(biāo)。拉伸曲線是描述金屬材料在拉伸過(guò)程中應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的曲線，可以分為彈性變形階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、頸縮階段和斷裂階段。拉伸試驗(yàn)與拉伸曲線拉伸曲線拉伸試驗(yàn)彈性變形階段彈性變形階段是金屬材料在受到外力作用后發(fā)生彈性變形的階段，此時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，當(dāng)外力去除后，金屬材料能夠恢復(fù)原狀。彈性模量是描述金屬材料在彈性變形階段的力學(xué)性能指標(biāo)，反映了金屬材料抵抗彈性變形的能力。屈服階段是金屬材料在受到外力作用后發(fā)生屈服現(xiàn)象的階段，此時(shí)金屬材料開(kāi)始發(fā)生塑性變形，應(yīng)力與應(yīng)變不再呈線性關(guān)系。屈服強(qiáng)度是描述金屬材料在屈服階段的力學(xué)性能指標(biāo)，反映了金屬材料抵抗屈服現(xiàn)象的能力。屈服階段強(qiáng)化階段是金屬材料在屈服階段之后發(fā)生強(qiáng)度增高的階段，此時(shí)金屬材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系呈上升趨勢(shì)。強(qiáng)化機(jī)制包括位錯(cuò)強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化等，這些機(jī)制可以提高金屬材料的強(qiáng)度和硬度。強(qiáng)化階段頸縮階段是金屬材料在拉伸過(guò)程中局部開(kāi)始變細(xì)的階段，此時(shí)金屬材料的截面積開(kāi)始減小，應(yīng)力下降。當(dāng)金屬材料的應(yīng)力下降到一定程度時(shí)，金屬材料會(huì)發(fā)生斷裂，此時(shí)截面完全斷開(kāi)，拉伸試驗(yàn)結(jié)束。頸縮階段與斷裂03金屬材料的沖擊韌性沖擊試驗(yàn)與沖擊韌性指標(biāo)沖擊試驗(yàn)通過(guò)在試樣上施加沖擊負(fù)荷，測(cè)定材料抵抗沖擊斷裂的能力。沖擊韌性指標(biāo)通常用沖擊功、沖擊強(qiáng)度或沖擊韌性值來(lái)表示，反映了材料在沖擊載荷下的變形和斷裂特性。影響沖擊韌性的因素不同化學(xué)成分的金屬材料具有不同的沖擊韌性。晶粒大小、相組成、第二相分布等顯微組織特征對(duì)沖擊韌性有顯著影響。溫度對(duì)沖擊韌性有較大影響，低溫下材料的沖擊韌性通常降低。試樣的形狀、尺寸和缺口對(duì)沖擊試驗(yàn)的結(jié)果也有影響。材料的化學(xué)成分材料的顯微組織溫度試樣形狀與尺寸復(fù)合強(qiáng)化采用復(fù)合材料或復(fù)合結(jié)構(gòu)，通過(guò)物理或化學(xué)方法將兩種或多種材料組合在一起，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，提高材料的綜合力學(xué)性能，包括沖擊韌性。合金化通過(guò)添加合金元素，改善材料的化學(xué)成分，提高其沖擊韌性。細(xì)化晶粒采用各種細(xì)化晶粒的工藝方法，如控制冷卻速度、變質(zhì)處理等，提高材料的沖擊韌性。熱處理通過(guò)調(diào)整熱處理工藝，如退火、淬火和回火等，改善材料的顯微組織和力學(xué)性能，從而提高其沖擊韌性。提高金屬材料沖擊韌性的方法04金屬材料的硬度與耐磨性硬度試驗(yàn)通過(guò)一定形狀的硬質(zhì)壓頭在一定壓力下壓入金屬表面，測(cè)量表面壓痕的深度、大小等參數(shù)，以評(píng)估金屬的硬度。硬度指標(biāo)常用的硬度指標(biāo)包括布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等，不同硬度指標(biāo)適用于不同金屬材料和測(cè)試條件。硬度試驗(yàn)與硬度指標(biāo)化學(xué)成分金屬材料的硬度與其化學(xué)成分有關(guān)，不同元素對(duì)硬度的影響不同。溫度溫度對(duì)金屬材料的硬度也有影響，一些金屬材料的硬度隨溫度升高而降低。熱處理熱處理是影響金屬材料硬度的重要因素，通過(guò)控制加熱、保溫和冷卻條件可以改變金屬內(nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)和組織，從而改變其硬度。影響金屬材料硬度的因素03熱處理采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚕绱慊?、回火等，以改變金屬?nèi)部的晶體結(jié)構(gòu)和組織，提高其硬度。01合金化通過(guò)添加合金元素，改變金屬的晶體結(jié)構(gòu)和相組成，以提高其硬度。02形變強(qiáng)化通過(guò)冷變形或熱變形使金屬內(nèi)部產(chǎn)生晶格畸變、位錯(cuò)等缺陷，提高金屬的硬度。提高金屬材料硬度的途徑金屬材料的耐磨性是指其抵抗磨損的能力，耐磨性是金屬材料的重要性能之一。耐磨性金屬材料的耐磨性受多種因素影響，如硬度、韌性、強(qiáng)度、化學(xué)成分和熱處理等。一般來(lái)說(shuō)，硬度較高的金屬材料具有較好的耐磨性，但過(guò)高的硬度會(huì)導(dǎo)致脆性增加，降低材料的韌性。因此，在選擇金屬材料時(shí)，需要綜合考慮其力學(xué)性能和耐磨性要求。影響因素耐磨性及其影響因素05金屬材料的疲勞性能疲勞現(xiàn)象金屬材料在循環(huán)應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后發(fā)生的斷裂現(xiàn)象。要點(diǎn)一要點(diǎn)二疲勞極限金屬材料在一定條件下，抵抗疲勞破壞的最大應(yīng)力值。疲勞現(xiàn)象與疲勞極限應(yīng)力集中金屬材料中存在的缺口、孔洞等應(yīng)力集中因素會(huì)降低疲勞極限。環(huán)境因素溫度、濕度、腐蝕介質(zhì)等環(huán)境因素對(duì)金屬材料的疲勞性能產(chǎn)生影響。材料成分與組織結(jié)構(gòu)材料的化學(xué)成分和微觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)疲勞極限有顯著影響。影響疲勞極限的因素通過(guò)細(xì)化晶粒、合金化等手段改善材料的力學(xué)性能和抗疲勞性能。材料改性采用合理的熱處理工藝，如淬火、回火等，提高金屬材料的疲勞極限。熱處理采用噴丸、碾壓、滲碳淬火等表面強(qiáng)化技術(shù)，提高金屬材料的抗疲勞性能。表面強(qiáng)化提高金屬材料疲勞極限的方法06金屬材料的斷裂韌性VS材料在斷裂前發(fā)生明顯的塑性變形，如彎曲和伸長(zhǎng)。脆性斷裂材料在斷裂前幾乎沒(méi)有或完全沒(méi)有塑性變形。韌性斷裂斷裂類(lèi)型與斷裂韌性指標(biāo)材料抵抗沖擊斷裂的能力。沖擊韌性彎曲韌性剪切韌性材料抵抗彎曲斷裂的能力。材料抵抗剪切斷裂的能力。030201斷裂類(lèi)型與斷裂韌性指標(biāo)材料因素材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。材料的純度和缺陷。影響斷裂韌性的因素低溫可能使材料變脆，高溫可能降低其韌性。濕度過(guò)高可能導(dǎo)致材料腐蝕和性能下降。溫度濕度影響斷裂韌性的因素影響斷裂韌性的因素幾何形狀的不連續(xù)或表面粗糙度可能導(dǎo)致應(yīng)力集中，降低韌性。應(yīng)力集中快速加載可能導(dǎo)致脆性斷裂。加載速率合金化通過(guò)添加合金元素改善材料的韌性。例如，添加鈦和鈮可以細(xì)化鋼的晶粒，提高其韌性。提高金屬材料斷裂韌性的方法熱