工程材料教学课件第1章.ppt

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1、《工程材料成型与应用》实训基地金工教研室第1章材料的力学性能教学目标:1．了解金属材料的使用性能和工艺性能。2．掌握材料的主要力学性能指标。材料的性能使用性能物理性能、化学性能力、学性能工艺性能铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、热处理工艺性等。材料的力学性能定义:材料的力学性能是指材料在力的作用下所表显现的性能。指标:强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳抗力、和断裂韧性。第1节强度、刚度和塑性一、拉伸实验1.拉伸试样GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：圆形、矩形、异型及全截面．常用标准圆截面试样。长试样：L0=10d0;短试样：L0

2、=5d02.拉伸过程：弹性变形——塑性变形——断裂弹性变形:外里去除而消失的变形塑性变形：外力去除后仍保留的变形拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机op段：比例弹性变形阶段pe段：非比例弹性变形阶段平台或锯齿（s段）：屈服阶段sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段b点：形成了“缩颈”bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂3.拉伸曲线4.应力与应变曲线(1)应力σ：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原始横截面积S0表示:F载荷(N)σ=——(Mpa)S0原始横截面积(mm2)(2)应变ε：单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样

3、的原始标距表示:Δl伸长量(mm)ε=——l0原始长度(mm)(3)应力－应变曲线（σ-ε曲线）:形状和拉伸曲线相同，单位不同低碳钢应力-应变曲线二、强度定义:在外力作用下，金属抵抗塑性变形或断裂的能力。弹性范围内承受的最大拉应力Fe弹性极限载荷(N)σe=(Mpa)S0试样原始横截面积(mm2)指标:弹性极限、屈服极限、抗拉强度。σee1.弹性极限:2.屈服极限:Fsσs=(MPa)S0试样屈服时的载荷(N)试样原始横截面积(mm2)σs产生明显塑性变形的最低应力值.3.抗拉强度试样在断裂前所能承受的最大应力它表示材料抵抗断裂的能力。是零件设计的

4、重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。Fb试样断裂前的最大载荷(N)σb=(MPa)S0试样原始横截面积(mm2)σbσsσe弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵抗弹性变的能力。即：E=σ/ε材料的E越大，刚度越大；E对组织不敏感；零件的刚度主要决定于E，也与形状、截面等有关。E=σ/ε三、刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。1.断面收缩率:是指试样拉断处横截面积的收缩量ΔS与原始横截面积S0之比。是指试样拉断后的标距伸长量ΔL与原始标距L0之比。S0-S1ψ=——-—×100%S0

5、l1-l0δ=——-—×100%l0四、塑性:2.伸长率:第二节冲击韧性和疲劳抗力1、冲击韧性：材料在冲击力作用下抵抗断裂的能力。冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。2.疲劳抗力1943年美国T-2油轮发生断裂第三节硬度布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV硬度(hardness)是指材料抵抗硬物压入其表面的能力常用测量硬度的方法1.布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度计（1）测量原理：（2）表示方法：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值。如:20HBS表示布氏硬度值为120

6、。压痕大，测得的硬度值较准确，但操作不够简便。布氏硬度试验法主要用于测硬度较低（小于450HBS或小于650HBW）且较厚的材料和零件，如铸铁、有色金属和硬度不高的钢。适用范围＜450HBS＜650HBW（3）特点：2.洛氏硬度HR(Rockwllhardness)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRC≈HBS（1）测量原理（2）表示方法：符号HRA、HRB、HRC。标注时，硬度值写在符号之前如60HRC（3）特点：洛氏硬度试验法操作迅速简便，压痕小，可测试成品零件和较硬较薄的零件。但是，由于压痕小，对组织和硬度不均匀的材料，硬度值波动较

7、大，同一试样应测试三点以上取其平均值。3.维氏硬度HV适用范围:测量薄板类HV≈HBS