金屬材料及熱處理（3）金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性 (1)講解

金屬材料及熱處理項目三金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程金屬材料的性能分析

1、金屬材料強(qiáng)度與塑性的概念學(xué)習(xí)目標(biāo)

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程2、拉伸應(yīng)變曲線的分析與應(yīng)用3、力學(xué)性能的衡量指標(biāo)案例分析一：

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程2018年11月7日，在國道山西省呂梁市離石區(qū)收費站出口800米處，一輛全新的寶馬轎車撞上了邊界的護(hù)欄，交警及時趕到，索性司機(jī)并沒有大礙。在現(xiàn)場勘查過程中，民警調(diào)取了事故現(xiàn)場天網(wǎng)監(jiān)控視頻，從視頻看到出事的小車由離石城區(qū)往太原方向行駛，至事故地點時，小車失控撞上了邊界護(hù)欄，主要事故原因為駕駛員酒駕。

現(xiàn)場有不少圍觀群眾談?wù)摰健斑€好這護(hù)欄材料結(jié)實，沒有被撞斷，如果掉下溝里去肯定沒命了”駕駛員本人也是驚魂未定。案例分析二：

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程

2007年，白色的“和諧號”動車第一次進(jìn)入了中國人的生活?！昂椭C號”列車開行承載的不僅僅是時空觀念的改變，經(jīng)濟(jì)版圖的重構(gòu)，更是代表著大國崛起的鏗鏘步伐與自信道路！10年間，中國高鐵從出生到茁壯成長，直至成為“國家名片”。截至2016年底，中國高鐵運營里程已突破2.2萬公里，占全球高鐵運營里程的65%。高鐵，在改變著國人生活方式、改變著城市間時空距離的同時，也成為“中國速度”的代名詞，開始走向世界。金屬材料的性能分析相關(guān)知識

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程1）使用性能：在使用過程中表現(xiàn)出的性能——力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)性能等。

力學(xué)性能：（又稱機(jī)械性能）——是指材料抵抗外力（載荷）作用的能力。設(shè)計零件時是由力學(xué)性能作為主要設(shè)計依據(jù)的。(強(qiáng)度、塑性、剛度、彈性、硬度、沖擊韌性、斷裂韌度、疲勞等)2）工藝性能：在各種加工過程中表現(xiàn)出來的性能。如：鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削性能等。金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程拉伸試驗

萬能材料試驗機(jī)

a)WE系列液壓式b)WDW系列電子式金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程靜拉伸試驗機(jī)原理金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程1.拉伸試樣舉例（GB6397-86）L0——試樣原始標(biāo)距長度（mm）d0——試樣的原始直徑（mm）長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程2.拉伸與拉伸曲線1、oe段：直線、彈性變形階段2、es段：曲線、彈性變形+塑性變形階段3、ss’段：水平線（略有波動）明顯的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長-屈服階段。4、s’b曲線：均勻塑性變形-強(qiáng)化階段5、bz段：縮頸階段-出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小，試樣承載能力降低，b點時拉伸力達(dá)到最大值，試樣到達(dá)z點即斷裂。金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程3.拉伸與拉伸曲線具體分析（1）OP段：彈性變形階段（P為彈性極限點）

試樣變形完全是彈性的，這種彈性變形隨著載荷的存在而產(chǎn)生，隨著載荷的去除而消失，其中Fp為試樣能恢復(fù)到原始形狀和尺寸的最大拉伸力金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程3.拉伸與拉伸曲線具體分析（1）PS’段：屈服階段（S為屈服點）

在載荷不增加或略有減小的情況下，試樣還能繼續(xù)伸長的現(xiàn)象叫做屈服，屈服階段彈性變形與塑性變形同時存在，屈服后，材料開始出現(xiàn)明顯的塑性變形，F(xiàn)s稱為屈服載荷（屈服力）

金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程3.拉伸與拉伸曲線具體分析（1）S’M段：強(qiáng)化階段（M為極限載荷點）

隨著塑性變形的增大，試樣的變形抗力也在逐漸增加，這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化（或稱為加工硬化，F(xiàn)m是試樣拉伸的最大載荷

金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程3.拉伸與拉伸曲線具體分析（1）MK段：頸縮階段（局部塑性變形）（K為斷裂點）

當(dāng)載荷到達(dá)最大值Fm后，試樣的直徑發(fā)生局部收縮，稱為頸縮。工程材料多數(shù)沒有明顯的屈服現(xiàn)象，有些脆性材料甚至沒有頸縮現(xiàn)象

金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程(a)試樣

(b)伸長(c)產(chǎn)生縮頸(d)斷裂拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性知識探究

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程1.強(qiáng)度金屬材料在載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。按外力作用的性質(zhì)不同，分為：屈服強(qiáng)度σs、抗拉強(qiáng)度σb、抗壓強(qiáng)度σbc、抗剪強(qiáng)度τb等。

1、屈服點與屈服強(qiáng)度（1）屈服點（σs）金屬材料出現(xiàn)屈服現(xiàn)象時，在試驗期間產(chǎn)生塑性變形而拉伸力不增加的應(yīng)力點。亦表示材料發(fā)生明顯塑性變形時的最低應(yīng)力值。

其計算公式為式中Fs——發(fā)生屈服時的拉伸力（N），

A0——試樣原始橫截面積（mm）。金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性知識探究

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程2.屈服強(qiáng)度(σs)（1）對于屈服現(xiàn)象明顯的材料，屈服強(qiáng)度就是在屈服點的應(yīng)力值（2）對于屈服現(xiàn)象不明顯的材料，曲線的極限偏差達(dá)到規(guī)定值（通常為0.2%的永久形變）時的應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到彈性極限B點后，塑性應(yīng)變急劇增加，曲線出現(xiàn)一個波動的小平臺，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點和下屈服點。由于下屈服點的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點或屈服強(qiáng)度(σs或σ0.2)。

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《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程3.抗拉強(qiáng)度（Rm)

拉伸試驗時，相應(yīng)最大拉伸力時的應(yīng)力，亦表示材料所能承受的最大應(yīng)力值。其計算公式為：

式中Fm——試樣被拉斷前所承受的最大（N），

S0——試樣原始橫截面積（mm）。

工程上把屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值稱為屈強(qiáng)比，其值越高，則強(qiáng)度的利用率越高，但屈強(qiáng)比過大，材料在斷裂前塑性儲備太少，則將對應(yīng)力集中敏感，一般材料的屈強(qiáng)比以0.60-0.75為宜。金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程

塑性是金屬材料在斷裂前發(fā)生不可逆永久變形的能力。金屬材料的塑性可以用拉伸試樣斷裂時的最大相對變形量來表示。主要指標(biāo)為斷后伸長率和斷面收縮率。二、塑性1.斷后伸長率（A）

式中L0——試樣原始標(biāo)距長度（mm）；

L1——試樣拉斷后的標(biāo)距長度（mm）金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程二、塑性2.斷面收縮率（Z）

試樣拉斷后橫截面積的最大縮減量（S0-S1）與試樣原始橫截面積（S0）的百分比，即為斷面收縮率。

其計算公式為

式中S0——試樣原始橫截面積（mm2）

S1——試樣斷口最小橫截面積（mm2）

斷后伸長率A和斷面收縮率Z的數(shù)值越大，表明材料的塑性越好。材料的塑性是決定其能否進(jìn)行塑性加工的必要條件，塑性良好的金屬可進(jìn)行各種塑性加工，同時使用安全性也較好。金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性重點突破

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程二、塑性

金屬材料強(qiáng)度與塑性的新、舊標(biāo)準(zhǔn)名稱和符號對照金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程課堂小結(jié)

1、拉伸曲線的分析：彈性變形階段、屈服階段、強(qiáng)化階段、頸縮階段2、強(qiáng)度的表征指標(biāo)：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度

3、塑性的表征指標(biāo)：斷面收縮率、斷后伸長率金屬材料的力學(xué)性能（1）-強(qiáng)度及塑性

《金屬材料及熱處理》優(yōu)質(zhì)核心課程拓展習(xí)題1、1.有一圓形鋼試樣，其原始直徑d0=10mm,原始標(biāo)距長度L0=50mm。當(dāng)載荷達(dá)到