材料力学性能-第3章ppt课件.ppt

《材料力学性能-第3章ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第三章金属在冲击载荷下的力学性能韧、脆的相对性韧脆影响因素：应力状态的影响形变速率的影响温度的影响2材料韧脆性评价方法材料的力学性能跟材料的本性有关韧性材料、脆性材料3有些机器零件在服役时会受到很大的冲击载荷的作用(形变速率大)4许多机器零件在服役时往往受不同程度冲击载荷的作用汽车行驶通过道路上的凹坑（轴承）车辆在启动、制动或改变速度时，发动机连杆、曲轴，变速器的齿轮，传动轴等零件都会受到冲击；制动越猛，冲击力越大。金属压力加工(锻造、模锻、轧制)dedτε&=应变速率e为真应变机器中各种机件

2、的应变速率ε=10-6～106s-1静拉伸试验ε=10-5～10-2s-1冲击试验ε=102～104s-1ε<10-2s-1可看作是静载荷ε>10-2s-1冲击载荷，金属力学性能将显著变化5冲击载荷与静载荷的主要区别：加载速度不同加载速率：载荷施加于试样或机件时的速率(单位时间内应力增加的数值)形变速率：单位时间内的变形量加载速率↑形变速率↑形变速率间接反映加载速率的变化绝对形变速率形变速率相对形变速率(应变速率)6应变速率↑温度↓金属材料的变脆倾向增大冲击韧性低温脆性73.1冲击载荷下变形和断

3、裂的特点3.2冲击弯曲和冲击韧性3.3低温脆性3.4影响韧脆转变温度冶金因素主要内容8一、冲击失效的特点（1）与静载荷下相同：弹性变形、塑性变形、断裂。（2）吸收的冲击能测不准。时间短；取决于机件及与机件联接物体的刚度。通常假定冲击能全部转换成机件内的弹性能，再按能量守恒法计算。（3）应变速率对材料的弹性行为及弹性模量无影响。∵金属中弹性变形的传播速度4982m/s（声速）,普通摆锤冲击试验的绝对变形速度5～5.5m/s。3.1冲击载荷下金属变形和断裂的特点9位错的运动速率↑滑移临界切应力↑冲击

4、载荷下应力水平高，多位错源同时开动。位错密度↑点缺陷浓度↑内部的塑性变形不均匀静载荷下，塑性变形较均匀分布在各晶粒中冲击载荷下，塑性变形比较集中在某些局部区域，塑性变形是极不均匀的屈服强度、抗拉强度提高屈服强度提高得较多。（4）应变速率对塑性变形、断裂及有关力学性能有显著影响。103.2冲击弯曲和冲击韧性为了显示加载速率和缺口效应对金属材料韧性的影响，需要进行缺口试样冲击弯曲试验，测定材料的冲击韧性。冲击韧性：材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力常用标准试样的冲击吸收功Ak表示。11

5、摆锤式冲击试验机12摆锤摆杆试样支座131、缺口试样冲击弯曲试验原理试样水平放在试验机支座上，缺口位于冲击相背方向将具有一定质量m的的摆锤举到一定高度H1(势能为mgH1)释放摆锤冲断试样，摆锤的剩余能量为mgH2摆锤冲断试样损失的势能为mgH1-mgH2，即为变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功（Ak，单位J）冲击吸收功Ak越高，韧性越好142、冲击弯曲试验标准试样夏比U形缺口试样夏比V形缺口试样测得的冲击吸收功为AKU测得的冲击吸收功为AKV15夏比U形缺口试样尺寸摆锤、刀刃、支座尺寸10×

6、10×55mm16夏比V形缺口试样尺寸摆锤种类5、10、15、30kg铸铁（球铁、白口铁）或工具钢等脆性材料的冲击吸收功，常用无缺口试样，尺寸为55×10×10mm冲击吸收功AK并不能真正反映材料的韧脆程度缺口试样冲击吸收的功试样变形和破裂所需功试样掷出、机身振动、空气阻力、设备内摩擦所消耗的功≈冲击吸收功忽略不计当摆锤轴线与缺口中心线不一致时，额外消耗功较大17同一材料在不同冲击试验机上测得的冲击吸收功不同（相差10%-30%）同一试验机测得的冲击吸收功不同不存在换算关系不能对比对比时，必须注

7、意冲击弯曲试验的条件半定量的试验方法18缺口形状和尺寸不同的试样有缺口和无缺口试样非标准和标准试样193、冲击弯曲试验用途优点：简单易行对材料内部组织变化十分敏感用途：控制原材料的冶金质量和热加工后的产品质量；通过测AK和对冲击断口分析，揭示原材料中的夹渣、气泡、严重分层及偏析等冶金缺陷；检查过热、过烧、回火脆等热加工或热处理缺陷对σs大致相同的材料，评定缺口敏感性。评定低温脆性倾向。通过系列低温冲击试验可得AK值与温度的关系曲线测定韧脆转变温度203.3低温脆性1912年4月10日“泰坦尼克”

8、号从英国开始它的第一次航行(目的地美国纽约)，4月14日晚11点40分，泰坦尼克号在北大西洋撞上冰山，两小时四十分钟后，4月15日凌晨2点20分沉没，由于只有20艘救生艇，1523人葬身海底。美国《纽约时报》2008年4月15日刊登一篇署名文章，披露了导致这起世纪海难的主要原因：劣质铆钉(含有大量矿渣而形成小洞)低温脆断所致Titanic21一、低温脆性现象低温脆性：当试验温度低于某一温度时，材料由韧性状态变为脆性状态冲击吸收功AK明显下降断裂机理由微孔聚集型变为穿晶解理型断口特征由纤维状变为结