工程材料與熱處理 課件 1金屬材料強(qiáng)度與塑性探究

金屬材料強(qiáng)度、塑性探究目錄強(qiáng)度概念01強(qiáng)度測(cè)試02塑性概念03強(qiáng)度與塑性關(guān)系04匯報(bào)展示準(zhǔn)備0501強(qiáng)度概念強(qiáng)度的定義材料的強(qiáng)度通常用材料內(nèi)部所能承受的應(yīng)力來(lái)表示。材料內(nèi)部橫截面應(yīng)力示意圖正應(yīng)力是材料內(nèi)部垂直于橫截面上的力與面積之比，反映了材料在外力作用下的抵抗啦、壓的能力。通過(guò)公式σ=F內(nèi)/S計(jì)算，其中F內(nèi)為材料內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)力，S為橫截面積。強(qiáng)度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力，是衡量材料承載能力的重要指標(biāo)。強(qiáng)度的表示應(yīng)力的單位通常使用帕斯卡（Pa），但在實(shí)際工程中更常用的是兆帕（MPa）。一般鋼材的屈服強(qiáng)度范圍在200~2000MPa之間，這對(duì)于工程設(shè)計(jì)至關(guān)重要。應(yīng)力的單位02強(qiáng)度測(cè)試測(cè)定設(shè)備與方法拉伸試驗(yàn)的基本原理拉伸試驗(yàn)通過(guò)在試樣兩端施加緩慢載荷，記錄力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系，從而測(cè)定材料的強(qiáng)度和塑性。這種方法簡(jiǎn)單有效，是評(píng)估材料性能的基本手段。應(yīng)力-延伸率曲線分析應(yīng)力-延伸率曲線揭示了材料從彈性變形到塑性變形直至斷裂的全過(guò)程。通過(guò)分析曲線上的特定點(diǎn)，如屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，可以準(zhǔn)確評(píng)估材料的力學(xué)性能。拉伸試驗(yàn)設(shè)備測(cè)定強(qiáng)度用拉伸試驗(yàn)機(jī)。萬(wàn)能液壓拉伸試驗(yàn)機(jī)拉力-伸長(zhǎng)量曲線分析低碳鋼拉力-伸長(zhǎng)量曲線低碳鋼應(yīng)力-延伸率曲線強(qiáng)度指標(biāo)----屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度的定義屈服強(qiáng)度是指材料在受到外力作用時(shí)，開(kāi)始發(fā)生塑性變形的最小應(yīng)力值。它是衡量材料抵抗永久形變能力的重要指標(biāo)，對(duì)于工程設(shè)計(jì)和材料選擇具有關(guān)鍵意義。屈服強(qiáng)度的測(cè)定方法屈服強(qiáng)度通常通過(guò)拉伸試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，試樣在緩慢施加載荷下直至產(chǎn)生明顯的塑性變形。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從而確定材料的屈服強(qiáng)度。屈服強(qiáng)度的應(yīng)用屈服強(qiáng)度是工程設(shè)計(jì)中常用的參數(shù)之一，尤其在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇方面。了解材料的屈服強(qiáng)度有助于預(yù)測(cè)其在實(shí)際應(yīng)用中的表現(xiàn)，確保結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。強(qiáng)度指標(biāo)---抗拉強(qiáng)度010203抗拉強(qiáng)度的定義抗拉強(qiáng)度是材料在拉伸試驗(yàn)中所能承受的最大應(yīng)力值，它反映了材料抵抗斷裂的能力。當(dāng)材料受到拉力作用時(shí)，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，直至達(dá)到最大承載力而發(fā)生斷裂?？估瓘?qiáng)度的測(cè)定方法根據(jù)《GB/T228.1—2021金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分室溫試驗(yàn)方法》，通過(guò)拉伸試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加軸向拉力，記錄拉力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系，從而確定材料的抗拉強(qiáng)度?？估瓘?qiáng)度的意義抗拉強(qiáng)度不僅是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)，還能用于評(píng)估材料的加工性能和安全性。高抗拉強(qiáng)度意味著材料在承受外力時(shí)不易斷裂，適用于需要高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件。03塑性概念塑性是指金屬在靜載荷作用下發(fā)生不可逆變形的能力，常用斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率兩個(gè)指標(biāo)來(lái)表征材料的塑性好壞。塑性的定義斷后伸長(zhǎng)率斷后伸長(zhǎng)率定義根據(jù)《GB/T228.1—2021金屬材料拉伸試驗(yàn)第1部分室溫試驗(yàn)方法》，通過(guò)測(cè)量試樣斷裂后的原始標(biāo)距增量和原始標(biāo)距，計(jì)算得到斷后伸長(zhǎng)率，用于評(píng)估材料的塑性性能。斷后伸長(zhǎng)率測(cè)量方法斷后伸長(zhǎng)率作為表征材料塑性的關(guān)鍵指標(biāo)，廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)中。高斷后伸長(zhǎng)率的材料適用于需要大量塑性變形的加工過(guò)程，如鍛造、軋制等，確保零件或構(gòu)件的可靠性。斷后伸長(zhǎng)率應(yīng)用斷后伸長(zhǎng)率是材料在拉伸斷裂后，原始標(biāo)距的增量與原始標(biāo)距之比，以百分比表示。這一指標(biāo)反映了材料在斷裂前發(fā)生的塑性變形量，是衡量材料塑性的重要參數(shù)。斷面收縮率斷面收縮率定義斷面收縮率是指材料在斷裂后，其橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積之比，以百分比表示。這一指標(biāo)反映了材料在受力過(guò)程中的塑性變形能力。斷面收縮率的重要性斷面收縮率是衡量金屬材料塑性的重要參數(shù)之一，它不僅影響材料的加工性能，還關(guān)系到零件在使用過(guò)程中的安全性和可靠性。斷面收縮率的應(yīng)用在工程實(shí)踐中，通過(guò)測(cè)量斷面收縮率可以評(píng)估材料的塑性變形能力，為材料選擇和加工工藝提供依據(jù)，確保零件滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。斷后伸長(zhǎng)率與斷面收縮率斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率是衡量材料塑性的重要指標(biāo)。它們分別表示材料斷裂前后的相對(duì)變形量，數(shù)值越大，表明材料的塑性越好，適用于各種壓力加工方法。04強(qiáng)度與塑性關(guān)系強(qiáng)度與塑性的關(guān)系強(qiáng)度與塑性的權(quán)衡在金屬材料的應(yīng)用中，提高材料的強(qiáng)度往往意味著犧牲其塑性。這是因?yàn)樵鰪?qiáng)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會(huì)限制其變形能力，從而影響其在過(guò)載情況下的表現(xiàn)。顯微組織的影響通過(guò)細(xì)化金屬材料的顯微組織，可以有效地同時(shí)提升材料的強(qiáng)度和塑性。這種微觀層面的調(diào)整為材料性能的優(yōu)化提供了新的可能性，使得材料更加適應(yīng)復(fù)雜的工程需求。應(yīng)力集中與塑性變形金屬材料在使用過(guò)程中不可避免地會(huì)遇到應(yīng)力集中的情況，如截面突變或缺口等。具有一定塑性的材料能夠在這些區(qū)域產(chǎn)生塑性變形，從而降低應(yīng)力峰值，防止早期破壞的發(fā)生。強(qiáng)度與塑性是一對(duì)相互矛盾的性能指標(biāo)，提高強(qiáng)度往往需要犧牲一部分塑性，反之亦然，但細(xì)化顯微組織可以同時(shí)提高兩者。顯微組織對(duì)強(qiáng)度、塑性的影響顯微組織細(xì)化對(duì)強(qiáng)度的影響通過(guò)細(xì)化金屬材料的顯微組織，可以顯著提高其強(qiáng)度。這是因?yàn)楦?xì)小的晶粒能夠阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，從而提高材料的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。顯微組織細(xì)化對(duì)塑性的作用細(xì)化顯微組織不僅提高了金屬的強(qiáng)度，還改善了其塑性。細(xì)小的晶粒使得材料