材料的性能教案资料.ppt

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1、材料的性能材料的力学性能定义:金属材料的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。指标:弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度和疲劳强度等。材料的其他性能物理性能：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等；化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；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。1.1材料的力学性能1.1.1拉伸实验与拉伸曲线1.拉伸试样GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：常用标准圆截面试样。长试样：L0=10d0;短试样：L0=5d0拉伸

2、试样拉伸试验机1.1.2强度和塑性1.拉伸过程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。断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。ΔlFΔlbΔluΔlFbbkFssogfeFepFp2.拉伸曲线3.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)R=——(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

3、除以试样的原始标距表示: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σbσsσeεσ退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢4.不同材料的拉伸曲线刚度和强度2.刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵抗弹性变形的能力。即：E=R/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=R/ε1.弹性:金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。弹性变形:随载荷撤除而消失的变形。3.弹性极限:Fe弹性极限载荷(

4、N)Re=(Mpa)S0试样原始横截面积(mm2)Ree4.强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。种类:抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。(1)屈服点与屈服强度:产生明显塑性变形的最低应力值.FsRs=(MPa)S0试样屈服时的载荷(N)试样原始横截面积(mm2)Rs屈服强度(塑性变形量为0.2%，微量塑性变形)F0.2R0.2=(MPa)S0试样原始横截面(mm2)试样产生0.2%残余塑性变形时的载荷(N)R0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力试样产生0.2%残余塑性变形屈服点Rs、屈服强度R0.2是零件设计的主要依据；也是评定金属强度的重要指标

5、之一。(2)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)Rb=(MPa)S0试样原始横截面积(mm2)RbRsRe塑性: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(Z):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。(2)伸长率(A):是指试样拉断后的标距伸长量ΔL与原始标距L0之比。S0-S1Z=——-—×100%S0l1-l0A=——-—×100%l0A<2~5%属脆性材科A≈5~10%属韧性材料A>10%属塑性材料思考:同一材料A5＞A

6、10？Δl=Δlu＋ΔｌbA=Δl/l0=Δlu/l0+Δlb/l0δAuAbRbRsReεσEA塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定塑性。防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。练习题一拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率和断面收缩率的值？解：δ５=[（71-50）/50]x100%=42%S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2)S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2)Ψ=[(S0-S1)/S0]x100%=

7、24%练习题二某工厂买回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%；ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ0=10mm）拉伸试验，结果如下：Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm；d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？解：根据试验结果计算如下：бs＝Fs／s０＝(19x1000)/(3.14x52)=242＞230MPaбb＝Fb／s０＝(34.5x1000)/(3.14x52)=439.5＞410MPaδ5＝[