工程材料的基础性能课件

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1、第2章工程材料的基础性能学习要点：2.1静载时材料的力学性能2.2材料的动载力学性能2.3材料的高、低温力学性能2.4材料的物理和化学性能使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。力学性能是指材料受到外加载荷作用时所反映出来的性能。工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造性能、热处理性能、可锻性、可焊性和切削加工性等。2.1静载时材料的力学性能第2章工程材料的基础性能根据机械零件在机械中所处的部位不同，外加载荷的性质有以下三种：(1)静载荷：即施加载荷的速度比较缓慢，是指大小不随时间的变化而发生变化的载荷。(2)冲击载荷：施加载

2、荷的速度很快，带有冲击的性质。(3)交变载荷：所施加的载荷大小、方向随时间而变化。2.1静载时材料的力学性能2.1静载时材料的力学性能第2章工程材料的基础性能1．拉伸试验与应力应变曲线图2-1标准试样和低碳钢的拉伸曲线2.1静载时材料的力学性能第2章工程材料的基础性能图2-2几种典型材料的拉伸曲线曲线1－高碳钢淬火低温回火曲线2－低合金结构钢曲线3－黄铜曲线4－陶瓷、玻璃类脆性材料曲线5－橡胶类材料曲线6－工程塑料2.1静载时材料的力学性能2．弹性与刚度第2章工程材料的基础性能弹性－不产生永久变形的能力。Re为不产生永久变形的最大应力，称为弹性极限。刚度－产生单位弹性

3、变形时所需应力的大小。指标为弹性模量E。弹性模量是一个结构不敏感参数，即E主要取决于基体金属的性质。除随温度升高而降低外，其他强化材料的手段，如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。一般可以通过增加横截面积或改变截面形状的方法来提高零件的刚度。2.1静载时材料的力学性能3．强度第2章工程材料的基础性能强度－材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。根据外力加载方式不同，有拉伸强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。（1）上屈服强度Reff－试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。式中：Reff——试样发生屈服而力首次下降前的最高应力，N；S0——试样的原始

4、横断面积，mm2；（MPa）2.1静载时材料的力学性能（2）下屈服强度ReL－在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。第2章工程材料的基础性能（MPa）式中：FeL—在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力N图2-3上屈服强度和下屈服强度2.1静载时材料的力学性能（3）规定非比例延伸强度Rp第2章工程材料的基础性能非比例延伸率等于规定的引申计标距百分率时（例如：εp），对应的应力称为规定非比例延伸强度，用Rp表示。图2-4规定非比例延伸强度2.1静载时材料的力学性能（3）规定非比例延伸强度Rp第2章工程材料的基础性能非比例延伸率等于规定的引申计标距百分率时（例如：ε

5、p），对应的应力称为规定非比例延伸强度，用Rp表示。图2-4规定非比例延伸强度Rp0.2表示规定非比例延伸率εp为0.2%时的应力2.1静载时材料的力学性能（4）规定残余延伸强度Rr第2章工程材料的基础性能卸除应力后残余延伸率等于规定的引伸计标距百分率时（例如：εr），对应的应力为称为残余延伸强度，用符号为Rr表示。Rr0.2表示规定残余延伸率εr为0.2%时的应力。2.1静载时材料的力学性能（5）抗拉强度Rm－材料在拉断前所能承受的最大拉应力值第2章工程材料的基础性能（MPa）式中：Fm——试样断裂前所承受的最大载荷，N。2.1静载时材料的力学性能4．塑性第2章工程

6、材料的基础性能材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力称为塑性。可以用延伸率和断面收缩率来表示。(1)断后伸长率：(2)断面收缩率：金属材料的断后伸长率(A)和断面收缩率(Z)数值越大，表示材料的塑性越好。2.1静载时材料的力学性能5．硬度第2章工程材料的基础性能硬度是指金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力，即受压时抵抗局部塑性变形的能力。根据测量用压力和压头的不同，可以获得不同的硬度指标。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。P——荷载，N；D——球体直径，mm；h——压痕深度，mm；d——压痕平均直径，mm。1)布氏硬度第2章工程材料的基础性能

7、2.1静载时材料的力学性能布氏硬度的表示方法：第2章工程材料的基础性能硬度数值＋HBW＋硬质合金球直径＋试验力＋试验力保持时间。例2-1200HBWl0／1000／30表示用直径为10mm的硬质合金球，在9800N的载荷下保持30s时测得布氏硬度值为200。2.1静载时材料的力学性能第2章工程材料的基础性能布氏硬度的优缺点：优点：测量误差小，数据稳定；缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及硬度大于650HBW的材料。主要用于硬度较低的退火钢、正火钢、调质钢、铸铁、有色金属及轴承合金等的原料和半成品的硬度测量。不适合于测定薄件以及成品件。2.1静载时材