第二章金属材料的损坏与塑性变形ppt课件.ppt

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1、第二章金属材料的性能§2-1金属材料的损坏与塑性变形思考生活中有很多机械零件由于受力过大而破坏，失去了工作的能力，大家身边有什么类似的例子？机械零件常见的损坏形式变形断裂磨损变形:零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化称为变形。分类：弹性变形和塑性变形断裂：零件在外力的作用下发生开裂和折断称为断裂。磨损:因摩擦而使零件的尺寸、表面形状和质量发生变化的现象称为磨损。塑性变形也有有利的一面。塑性变形的应用轧制：将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙（各种形状），因受轧辊的压缩使材料截面减小，长度增加的压力加工方法，

2、这是生产钢材最常用的生产方式，主要用来生产型材、板材、管材。有热轧和冷轧两种。轧制塑性变形的应用挤压：用冲头或凸模对放置在凹模中的坯料加压，使之产生塑性流动，从而获得相应于模具的型孔或凹凸模形状的制件的锻压方法。可制作长杆、深孔、薄壁、异型断面零件，是重要的少无切削加工工艺。挤压及其应用活塞销的挤压成形塑性变形的应用冷拔：用外力作用于被拉金属的前端，将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出，使其断面减小而长度增加的方法。冷拔的产品较之于热成型有：尺寸精度高和表面光洁度好的优点。塑性变形的应用锻压：对金属坯料（

3、不含板材）施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件、工具或毛坯的成形加工方法。塑性变形的应用冷冲压：借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。一、与变形相关的几个概念1、载荷金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。根据作用性质分类静载荷：如吊车悬吊重物。冲击载荷：列车通过火车桥梁。交变载荷：火车车轮。载荷的作用形式拉伸载荷压缩载荷弯曲载荷剪切载荷扭转载荷2、内力工件或材料在受到外部载荷

4、作用时，为使其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力。3、应力单位横截面面积上的内力称为应力。R—应力，Pa。F—外力，N。S—横截面面积，m2。二、金属的变形金属变形的分类弹性变形：外力消失后变形消失，金属恢复到原来的形状。弹—塑性变形：一部分发生弹性变形，一部分发生塑性变形。断裂：破坏，不能再恢复。金属的塑性变形受到下列因素的影响：1、晶粒位向的影响2、晶界的作用3、晶粒大小的影响三、金属材料的冷塑性变形与加工硬化加工硬化的概念：冷塑性变形除了使晶粒的外形发生变化外，还会使晶粒内部的位

5、错密度增加，晶格畸变加剧，从而使金属随着变形量的增加，其强度、硬度提高，而塑性、韧性下降，这种现象称为“形变强化”或“加工硬化”。§2-2金属的力学性能金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。力学性能指标：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度。一、强度金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度大小用应力表示。根据载荷作用方式不同分类：抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。抗拉强度通过拉伸实验测定。1、拉伸试样圆形、矩形、六方形。

6、L0=5d短试样，L0=10d长试样2、力—伸长曲线3、强度指标（1）屈服强度ReL—试样的下屈服强度，MPa。FeL—试样屈服时的最小载荷，N。S0—试样原始横截面面积，mm2。（2）抗拉强度RmRm—抗拉强度，MPa。Fm—试样在屈服阶段后所能抵抗的最打载荷，N。S0—试样原始横截面面积，mm2。二、塑性材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力称为塑性。1、断后伸长率AL0—试样原始标距长度，mm。Lu—试样拉断后的标距长度，mm。2、断面收缩率ZS0—试样原始横截面面积，mm2。Su—试样拉断后缩颈处

7、的横截面面积，mm2。金属材料的断后伸长率和断面收缩率越高，其塑性越好。三、硬度材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。常用的硬度实验法有布氏硬度实验法、洛氏硬度实验法、维氏硬度实验法。1、布氏硬度（1）布氏硬度的定义使用一定直径的硬质合金球体，以规定的实验力压入试样表面，并保持规定时间后卸去实验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。布氏硬度值是用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位MPa。用符号HBW）表示。S—球面压痕表面积，mm2；F—实验力，N；D—压头直径，mm；D

8、—压痕平均直径，mm。一般情况不用计算，而是根据压痕直径查表得出布氏硬度值。（2）布氏硬度的表示方法符号HBW之前的数字为硬度值，符号后面按以下顺序用数字表示实验条件。1）球体直径2）实验力3）实验力保持的时间（10～15s不标注）例如：170HBW10/1000/30表示用直径10mm的钢球，在9807N的实验力作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。（3）应用范围及优缺点布氏硬度主要适用于测定灰铸铁、有色金属、各种软