金属材料的力学性能ppt课件.ppt

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1、汽车材料与金属加工第1章金属材料的力学性能掌握金属材料的强度和塑性的概念；掌握金属材料的疲劳强度的概念；掌握金属材料冲击韧性的概念；掌握材料硬度的概念和三种硬度表示方法；了解材料性能的表示方法。教学目的和要求一、强度、塑性；二、疲劳强度；三、冲击韧性；四、硬度教学内容摘要利用强度、硬度和塑性等指标综合评价材料。教学重点、难点教学方法和使用教具讲授、现场教学、课件。4学时教学时间金属材料的基本知识金属材料金属合金具有金属光泽。具有较好的延展性，容易加工成型。易导电、传热，是热和电的良导体。常见的钢、铸铁、铜、铜合金、铝、铝合金等都是金属材料。金属材料的特点金属材料性能工艺性能使用性

2、能是指金属材料在使用条件下所表现出来的力学性能（指刚度、强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等）、物理性能（指熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）和化学性能（指抗氧化性、与其他物质发生化学反应的性能等）等。工艺性能是指金属材料在制造加工过程中表现出来的各种性能。优良的使用性能可以满足生产和生活上的各种需要；而优良的工艺性能则可使金属材料易于采用各种加工方法，制成各种形状、尺寸的零件和工具。力学性能物理性能化学性能使用性能1.1强度、塑性静载荷是指外力的大小和方向不变或变化很缓慢的载荷；冲击载荷是指突然增加的载荷；疲劳载荷则是指大小和方向随时间作周期性变化的载荷。根据载荷作用性质不

3、同静载荷冲击载荷疲劳载荷材料的力学性能：是指材料在外加载荷作用下所表现出来的性能。工件在不同载荷形式下产生的变形强度、塑性的概念强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，强度愈高的材料，所承受的载荷愈大。塑性是指金属材料产生塑性变形而不断裂的能力。试样的形状试样标距试样直径拉伸前拉伸后1.1.1拉伸试样与拉伸试验试样的标距试样的标距拉伸试验过程中用以测量试样伸长的两标记之间的长度，称为标距。试样的分类长试样(L0=10d0)，100mm和200mm短试样(L0=5d0)，50mm和80mm拉伸试验曲线弹性变形阶段（Op-pe段）卸除载荷，立即恢复原状。屈服阶段（es-ss′段）卸

4、除载荷，部分变形恢复，还有一部分不能恢复。强化阶段（s′b段）随着塑性变形的增大，材料的变形抗力增加.缩颈阶段（bk段）载荷最大时，发生局部收缩。1.1.2强度用于表征金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。抗拉强度抗压强度抗弯强度抗剪强度屈服点屈服强度抗拉强度根据所加载荷形式的不同工程上常用的强度衡量指标屈服点、屈服强度对具有明显屈服现象的材料如低碳钢，用屈服点来表征材料对产生明显塑性变形的抗力。屈服点就是指材料产生屈服时的最小应力。即式中——应力（MPa）；——试样产生屈服时的最小屈服力（N）；——试样原始横截面积（）。对无明显屈服现象的金属材料如高碳钢、铜合金、铝合金

5、等，用屈服强度来表征材料对产生明显塑性变形的抗力。抗拉强度是指试样在拉断前所承受的最大应力，即式中：——抗拉强度（MPa）；——试样在拉断前所受到的最大载荷（N）；——试样原始横截面积（）。1.1.3塑性在外力作用下的金属材料在断裂前产生不可逆的永久变形的能力称为塑性。材料的塑性指标通常用断后伸长率和断面收缩率来表征。1.断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比，用表示，即2.断面收缩率是指试样拉断后断口（缩颈）处截面积的最大缩减量与原始截面积的百分比，用下式表示，即1.2疲劳强度疲劳破坏零件、工具等即使在低于材料屈服强度的交变载荷作用下，经过一定的循环次数后也会发

6、生突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。因此在零件设计之初，对零件所用的金属材料就应该进行疲劳试验，以便合理的估算零件的使用寿命。疲劳破坏材料在对称载荷下的应力变化规律。疲劳强度材料交变应力和断裂前应力循环次数之间的疲劳曲线。提高疲劳强度措施材料方面保证冶炼质量，减少夹杂物和热加工产生的气孔和疏松等缺陷。设计方面尽量使零件避免尖角、缺口和截面突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。工艺方面降低零件表面粗糙度，并避免表面划痕、碰伤，防止这些地方出现形成疲劳裂纹；采用表面强化方法，如化学热处理、表面淬火、喷丸处理和表面涂层等，降低材料表面形成裂纹的可能性。1.3韧性1.3.1冲击韧性是指

7、金属材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。冲击韧性的测定方法摆锤式一次冲击试验小能量多次冲击试验摆锤式一次冲击试验根据功能原理摆锤击断试样所消耗的功Aku值为小能量多次冲击试验工程实践中，在冲击载荷作用下工作的机械零件往往都是受多次小能量冲击而破坏的。很少受大能量冲击一次而破坏的，如冲模的冲头、凿岩机上的活塞等。所以工程实际中，常采用小能量多次重复冲击试验来测定。1.3.2断裂韧性低应力脆断工程零（构）件有时在应力低于许用应力的情况下也会发生突然断裂，称为低应力脆断。低应力脆