船舶材料基础概要word版本.ppt

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1、船舶材料基础概要南山学院引言：1．金属材料的性能使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。2．金属材料力学性能包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。一、强度和塑性（一）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：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=5d0拉伸试样2．拉伸过程

2、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，明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。b点：形成了“缩颈”，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。ΔlFΔlbΔluΔlFbbkFssogfeFepFp3.材料的拉伸曲线断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。低碳钢的拉伸曲线通常以材料拉伸曲线上的特殊点和线作为强度和塑性的性能指标退火低碳钢低、中

3、回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线（二）常用强度性能指标强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。工程上常用的强度指标有σ0.2（σs），σb表示。(1)屈服点与屈服强度:屈服点：产生明显塑性变形的最低应力值.σs=Fs/S0符号：σs：材料产生屈服现象时的最小应力Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）S0：试样原始横截面积（mm）σs屈服强度(塑性变形量为0.2%，微量塑性变形)F0.2σ0.2=(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)σ0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力试样产生0.2%残余塑性变形屈服强

4、度σ0.2（σs）是金属工程结构设计和选材的主要依据。也是评定金属强度的重要指标之一。屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标，大多数合金都没有屈服现象，屈服强度以σ0.2表示。它表示材料抵抗断裂的能力。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(2)抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。也是评定金属强度的重要指标之一。（三）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。常用的塑性指标是材料断裂时最大相对塑性变形，如ψ，δ表示。(1)

5、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。(2)伸长率: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%S0l1-l0δ=——-—×100%l0δ或ψ数值越大，则材料的塑性越好。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。除常温试验之外，还有金属材料高温拉伸试验方法（GB/T4338—95）和低温拉伸试验方法（GB/T13239—91）供选用。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

6、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%=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)/

7、(3.14x52)=242＞230MPaбb＝Fb／s０＝(34.5x1000)/(3.14x52)=439.5＞410MPaδ5＝[Δl／l0]x100%＝[(63.1-50)/50]x100%=26.2%＞23%ψ＝[ΔS／S0]x100%＝60.31%＞50%材料的各项指标均合格，因此买回的材料合格。二、硬度1．定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料表面软硬程度的指标，因此硬度不是一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指