材料成型工艺基础

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1、材料成型工艺基础机械性能的主要机械性能有：弹性、塑性、刚度、强度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。首先解释一下相关概念：弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的能力。刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。疲劳强度：当金属材料在无数次重复活交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。断裂韧性：用来反映材料抵抗裂纹失稳扩

2、张能力的性能指标!!!!!!!!金属材料疲劳断裂的特点是：　　（1）载荷应力是交变的；　　（2）载荷的作用时间较长；　　（3）断裂是瞬时发生的；　　（4）无论是塑性材料还是脆性材料，在疲劳断裂区都是脆性的。　　所以，疲劳断裂是工程上最常见、最危险的断裂形式。　　金属材料的疲劳现象，按条件不同可分为下列几种：　　（1）高周疲劳：指在低应力（工作应力低于材料的屈服极限，甚至低于弹性极限）条件下，应力循环周数在100000以上的疲劳。它是最常见的一种疲劳破坏。高周疲劳一般简称为疲劳。　　（2）低周疲劳：指在高应力（工作应力接近材料的屈服极限）或高应变条件下

3、，应力循环周数在10000~100000以下的疲劳。由于交变的塑性应变在这种疲劳破坏中起主要作用，因而，也称为塑性疲劳或应变疲劳。　　（3）热疲劳：指由于温度变化所产生的热应力的反复作用，所造成的疲劳破坏。　　（4）腐蚀疲劳：指机器部件在交变载荷和腐蚀介质（如酸、碱、海水、活性气体等）的共同作用下，所产生的疲劳破坏。　　（5）接触疲劳：这是指机器零件的接触表面，在接触应力的反复作用下，出现麻点剥落或表面压碎剥落，从而造成机件失效破坏。*塑性是指金属材料在载荷外力的作用下，产生永久变形（塑性变形）而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时，长度和横截面积都

4、要发生变化，因此，金属的塑性可以用长度的伸长（延伸率）和断面的收缩（断面收缩率）两个指标来衡量。*硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。　　1.布氏硬度（HB）　　以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2(N/mm2)。　　2.洛氏硬度（HR）　　当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度

5、计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。3维氏硬度（HV）　　以120kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。*强度材料在外力作用下抵抗变形和破坏的最大能力，可分为抗拉强度极限（σb）、抗弯强度极限（σbb）、抗压强度极限（σbc）等金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能*强度极限：材料在

6、外力作用下能抵抗断裂的最大应力，一般指拉力作用下的抗拉强度极限，以σb表示，如拉伸试验曲线图中最高点b对应的强度极限，常用单位为兆帕（MPa），换算关系有：1MPa=1N/m2=(9.8)-1Kgf/mm2或1Kgf/mm2=9.8MPaσb=Pb/Fo*屈服强度极限：金属材料试样承受的外力超过材料的弹性极限时，虽然应力不再增加，但是试样仍发生明显的塑性变形，这种现象称为屈服，即材料承受外力到一定程度时，其变形不再与外力成正比而产生明显的塑性变形。产生屈服时的应力称为屈服强度极限，用σs表示*弹性极限：材料在外力作用下将产生变形，但是去除外力后仍能恢

7、复原状的能力称为弹性。金属材料能保持弹性变形的最大应力即为弹性极限，相应于拉伸试验曲线图中的e点，以σe表示，单位为兆帕（MPa）：σe=Pe/Fo式中Pe为保持弹性时的最大外力*弹性模数：这是材料在弹性极限范围内的应力σ与应变δ（与应力相对应的单位变形量）之比，用E表示，单位兆帕（MPa）：E=σ/δ=tgα式中α为拉伸试验曲线上o-e线与水平轴o-x的夹角。弹性模数是反映金属材料刚性的指标（金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性）。（一）应力的概念,物体内部单位截面积上承受的力称为应力。由外力作用引起的应力称为工作应力，在无外力作用条件下平衡于

8、物体内部的应力称为内应力二）机械性能,金属在一定温度条件下承受外力（载荷）作用时，抵抗变形和断裂的能力称为金