工程材料-2new

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1、7第一讲材料的力学性能三个关键的材料力学性能变量•刚度:抗变形能力刚性大的物体在大载荷下变形小柔性大的物体在小载荷下变形大•强度:抗失效的能力强度大的物体能承受巨大的载荷不失效强度小的物体在很小的载荷下会失效•韧性:耗散能韧性大的物体在失效前可以吸收大量的能量脆性物体失效前只能吸收很少的能量8第一讲材料的力学性能1、常见力学性能ß强度—抵抗塑性变形或断裂的能力（抗拉强度σ,…)bß塑性—断裂前金属材料产生永久变形的能力（延伸率δ、断面收缩率ψ）ß硬度—材料抵抗另一硬物体压入其内的能力，即受压时抵抗局部塑性变形的能

2、力（HBS或HRC）ß冲击韧性—材料抵抗冲击载荷作用的能力（冲击韧度a)kß疲劳强度—金属经受交变低应力作用，不使金属断裂的最大应力（疲劳强度σ)－19第一讲材料的力学性能2、常见力学载荷•拉伸载荷FFσσ•剪切载荷MFsAoAcM2R10第一讲材料的力学性能2、常见力学载荷•弯曲载荷F•压缩载荷σ=Ao11第一讲材料的力学性能3、单向拉伸试验力传感器位移传感器012第一讲材料的力学性能3、单向拉伸试验0较小%EL(脆性if%EL<5%)工程较大%EL应(韧性if%EL>5%)力P工程应力：σ=A0工程应变LL−

3、工程应变：0E=×100％EEL塑性弹性013第一讲材料的力学性能3、单向拉伸试验TSYSTypicalresponseofametalEng.stressEng.strain14第一讲材料的力学性能3、单向拉伸试验ß弹性变形阶段（E点：弹性(比例)极限）ß屈服阶段（S点：屈服极限）(构件结构设计的重要依据)ß强化阶段（B点：强度极限—强度指标）ß缩颈阶段ß断裂（K点：延伸率、断面收缩率）塑LL−=fox100%性δLo指LL−0eE=×100％工程应力标L0(注：不含弹性部分)15第一讲材料的力学性能3、单向拉

4、伸试验σU应力应力σ0.2σ0.2%L0应变应变低碳钢铸铁或铝合金16第一讲材料的力学性能400350300弹性模量E250屈服应力σs200抗拉强度σb150工程应力，MPa延伸率δ10050001234567891011121314151617工程应变，％17第一讲材料的力学性能4、硬度试验硬度：受压时抵抗局部塑性变形的能力。测试设备：硬度测试仪评价参数：不同测试方法（压头形式和操作流程），评价参数是不同的，如布氏硬度用HB，洛氏硬度用HRC，但各参数值越大，表明材料变形抗力越数间可以实现近似转换。大、材料抗

5、磨损的能力越好！18第一讲材料的力学性能4、硬度试验布氏硬度洛氏硬度维氏硬度压头形式：夹角136度方锥。参数意义：球面压痕单位表面积上规定载荷下圆锥压头的HV＝所承受的平均压力压入深度大小0.102×(F/S)测量范围使用范围：用于各种退火状态下钢多用于经淬火后工件、大，显微材、铸铁、有色金属等表面热处理工件及硬质硬度合金等19第一讲材料的力学性能4、硬度试验硬度换算、及其与抗拉强度关系20第一讲材料的力学性能5、冲击试验sample(Charpy)finalheightinitialheight材料抵抗冲击载荷

6、作用的能力——冲击韧性测试设备：一次摆锤冲击弯曲试验评价参数：冲击韧度akA冲击吸收功ka=kS缺口截面积0数值越大，表明材料的韧性越好！21第一讲材料的力学性能6、疲劳试验疲劳：金属经受交变低应力(<σ)作s用，不使金属断裂的最大应力。测试设备：疲劳试验机评价参数：疲劳极限应力循环107周次（黑色金属）或108（有色金属）不发生断裂的最大应力σσmax数值越大，表S明材料材料抗疲劳σm性能越好！σmintime22第一讲材料的力学性能7、断裂韧性σ断裂韧性：材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力（低应力[<σ]脆断）。

7、s测试方法：缺口拉伸或弯曲试样评价参数：临界应力场强度因子K1C2a2a裂纹产生扩展的临界状态时其尖端的应力场大小为KIC数值越大，表明材料材料的断裂韧性性能越好！23第一讲材料的力学性能8、材料理化性能物理性能：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性轻金属：ρ<5×103kg/m3；重金属：ρ<5×103kg/m3难熔金属：高熔点的金属；易熔金属：高熔点的金属；：低熔点的金属铁磁性材料——在外磁场中能够强烈地被磁化，如铁、钴顺磁性材料——在外磁场中只能微弱地被磁化，如锰、铬抗磁性材料——能抗拒或消弱外磁场对

8、材料的磁化作用，如铜、锌24第一讲材料的力学性能8、材料理化性能化学性能：耐腐蚀性——金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气与其他化学介质腐蚀破坏作用的能力，如碳钢耐腐蚀性低，而不锈钢的耐腐蚀性好。抗氧化性——金属在加热时抵抗氧化作用的能力，如加入Cr、Si等元素可提高抗氧化性。以上两性能成为化学稳定性