材料的结构与性能

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1、1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元31.2金属材料的性能基本内容和要求一、金属材料力学性能1.了解力学性能的种类、概念及指标。2.了解拉伸实验过程及相关指标概念和意义。3.了解各种硬度实验测试方法和应用范围。4.了解冲击实验方法和所测指标的意义。金属材料的性能包含工艺性能和使用性能。使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能。如：机械性能、物理性能、化学性能。工艺性能：是指制造工艺过程中材料适应加工的性能。如：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性。1单元31.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元31.2金属材料的性能一、金属材料的机械性能是指

2、金属材料在外力作用时表现出来的性能。机械性能—外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。指标：强度、刚度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。强度金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。单位:MPa(MN/mm2)2单元3分：抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗扭τt。1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元34静载单向静拉伸应力――应变曲线介绍拉伸实验：弹性变形阶段屈服阶段强化阶段缩颈阶段试样断裂1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元35静载单向静拉伸应力――应变曲线介绍拉伸实验：ob弹性变形阶段bcd屈服阶段db强化阶段

3、Bk缩颈阶段k试样断裂1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元36根据拉伸实验确定一些强度指标①弹性极限σe（elasticlimit）材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。比例极限：σp=Pp/Fo应力―应变保持线性关系的极限应力值弹性极限：σe=Pe/Fo工程上，σp、σe视为同一值，刚度—表示材料弹性变形抗力的大小。弹性模量E—是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。E=σ/ε杨氏弹性模量,应力应变的比值。单位MPa1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元37②屈服极限σs（屈服强度或屈服点）金属材料开始发

4、生明显塑性变形的抗力。σs=Ps/Fo条件屈服强度σ0.02—产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。用于无屈服点的中高碳钢。脆性材料：σb=σs灰口铸铁③抗拉强度σb（强度极限）是试样被拉断前的最大承载能力，σb=Pb/Fo（MPa）（MPa）材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值屈强比——σs与σb的比值。屈强比愈小，工程构件的可靠性愈高，屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低。1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元311延伸率1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元393.硬度①布氏硬度是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。材料抵抗另一硬物体

5、压入其内的能力。硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念，硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。布氏硬度值HB是以试样压痕面积上的平均压力P/F表示。即单位面积所承受的压力。1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元310布氏硬度测定的原理—是把一定直径的淬火钢球，以规定的载荷P压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测出压痕直径d，求出压痕面积F计算出平均应力值，以此为布氏硬度值的计量指标，并用符号HB表示。1.

6、材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元312布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、正火状态的钢；结构钢调质件；铸铁、有色金属、质地轻软的轴承合金等原材料。标注：D/P/T如120HB/10/3000/10，即表示此硬度值120在D=10mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下得到的。简单标注：200～230HB或300～330HBS布氏硬度试验只可用来测定小于HB450的金属材料，1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元314②洛氏硬度（HR）基本原理—洛氏硬度属压入法洛氏硬度测定时需要先后施加二次载荷（予载荷P1和主载荷P2）预加载荷的目的是使压头与试样表

7、面接触良好以保证测量结果准确。洛氏硬度就是以主载荷引起的残余压入深度（来表示）。为了与习惯上数值越大硬度越高的概念相一致采用一常数（k）减去（h3-h1）的差值表示硬度值。为了简便起见又规定每0.002mm压入深度作为一个硬度单位（即刻度盘上一小格。）洛氏硬度值公式如下：采用金钢石圆锥时k=0.2（用于HRA，HRC）用钢球时k=0.26（用于HRB）。1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元315布氏硬度实验1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能单元317硬度符号压头总载荷（kgf）表盘上刻度颜