1第一章-金屬材料的性能

《機(jī)械工程材料》

-----教材配套PPT課件一、彈性和剛度二、強(qiáng)度與塑性三、硬度四、沖擊韌性五、疲勞第一章材料的性能第一節(jié)金屬的力學(xué)性能

金屬的力學(xué)性能是指金屬在力作用下所顯示的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的性能，如彈性、強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性等。材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱為變形。外力去處后能夠恢復(fù)的變形稱為彈性變形。外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。五萬噸水壓機(jī)使用性能：材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能。包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能。包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削性能等。神舟一號飛船拉伸試驗(yàn)機(jī)低碳鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線拉伸前斷裂后拉伸試樣低碳鋼拉伸試驗(yàn)：一、彈性和剛度彈性：即材料承受最大彈性變形時的應(yīng)力。指標(biāo)為彈性極限

e。剛度：材料受力時抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量E：

彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。二、強(qiáng)度與塑性強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。屈服強(qiáng)度

s：材料發(fā)生微量塑性變形時的應(yīng)力值。條件屈服強(qiáng)度

0.2：殘余變形量為0.2%時的應(yīng)力值?？估瓘?qiáng)度

b：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。

0.2

塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為：斷面收縮率

：拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象伸長率

：拉伸前斷裂后說明：①

用面縮率表示塑性比伸長率更接近真實(shí)變形。②直徑d0相同時，l0，

。只有當(dāng)l0/d0為常數(shù)時，塑性值才有可比性。當(dāng)l0=10d0時，伸長率用

表示；當(dāng)l0=5d0時，伸長率用

5表示，顯然

5>

③

>

時，無頸縮，為脆性材料表征

<

時，有頸縮，為塑性材料表征無頸縮試樣有頸縮試樣三、硬度硬度是金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力，是一個綜合的物理量。1、布氏硬度HB布氏硬度計(jì)布氏硬度測試原理2、洛氏硬度2、洛氏硬度洛氏硬度用符號HR表示：HR=[k-(h1-h0)]/0.002根據(jù)壓頭類型和主載荷不同,分為九個標(biāo)尺,常用的標(biāo)尺為A、B、C。

洛氏硬度計(jì)符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。HRA用于測量高硬度材料,如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點(diǎn)：測量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕3、維氏硬度計(jì)算式如下：HV=0.1891F/d2(N/mm2)式中：F—試驗(yàn)力，N；

d—壓痕兩條對角線長度算術(shù)平均值，mm。維氏硬度用符號HV表示，符號前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字按順序分別表示載荷值及載荷保持時間.根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定小負(fù)荷維氏硬度計(jì)顯微維氏硬度計(jì)了三種測定方法—維氏硬度試驗(yàn)、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)、顯微維氏硬度試驗(yàn).維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)。四、沖擊韌性它是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。指標(biāo)為沖擊韌性值ak(通過沖擊實(shí)驗(yàn)測得)。TITANIC建造中的TitanicTITANIC的沉沒與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)四、疲勞材料在低于

s重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象.材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時的最大應(yīng)力稱為疲勞極限。用

-1表示。鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107，有色金屬合金為108。疲勞應(yīng)力示意圖疲勞曲線示意圖疲勞斷口：通過改善材料形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷，提高表面光潔度，進(jìn)行表面強(qiáng)化等方法可提高材料疲勞抗力.軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）第二節(jié)金屬的物理性能與化學(xué)性能

1．密度金屬的密度是指單位體積金屬的質(zhì)量。

一、金屬的物理性能

2．熔點(diǎn)金屬和合金從固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變時的溫度稱為熔點(diǎn)。3．導(dǎo)熱性金屬傳導(dǎo)熱量的能力稱為導(dǎo)熱性。4．導(dǎo)電性金屬能夠傳導(dǎo)電流的性能，稱為導(dǎo)電性。5．熱膨脹性金屬材料隨著溫度變化而膨脹、收縮的特性稱為熱膨脹性。6．磁性金屬材料在磁場中被磁化而呈現(xiàn)磁性強(qiáng)弱的性能稱為磁性。1.耐腐蝕性

2．抗氧化性3．化學(xué)穩(wěn)定性

金屬的化學(xué)性能第三節(jié)金屬的工藝性能

一、鑄造性能

金屬在鑄造成形過程中獲得外形準(zhǔn)確、內(nèi)部健全鑄件的能力稱為鑄造性能。

金屬材料利用鍛壓加工方法成形的難易程度稱為鍛造性能。