第一章工程材料的性能.pptx

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1、第一章工程材料的性能[表征材料在给定外界条件下的行为――材料的性能]1.使用性能力学性能——材料在受力时的性质。物理性能——相对密度；熔点；热膨胀性；磁性；导热性；导电性；相对介电常数。化学性能——耐腐蚀性；高温抗氧化性（氧化膜）。2.工艺性能铸造、锻、焊、切削等[学习要点][重点掌握]各种机械性能指标（强度,塑性；冲击韧性；硬度HB，HRC，HV；疲劳强度，断裂韧性。）的物理意义和单位。[一般要求]材料的工艺性能及物理化学性能[本章内容]§1-1静载时材料的机械性能§1-2动载时材料的机械性能§1-3高温下的机械性能§1-4断裂韧性1.5  工程材料的其它性能“材

2、料的力学性能”练习题§1-1 静载时材料的机械性能一、静拉伸试验二、刚度和弹性三、材料的强度四、塑性五、硬度一、静拉伸试验应力σ：单位面积上的内力σ=F/S0单位MPa应变ε：单位长度的伸长量ε=ΔL/L01.应力-应变曲线（分为四阶段）●弹性变形●屈服变形●均匀塑性变形阶段●局部集中塑性变形——颈缩铸铁、陶瓷：只有第I阶段中、高碳钢：没有第II阶段二、刚度和弹性1．刚度（材料在受力时，抵抗弹性变形的能力）E=σ/ε杨氏弹性模量 GPa,MPa本质是：反映了材料内部原子结应力的大小，组织不敏感的力系指标。2．弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力。比例

3、极限：σp=Fp/S0应力――应变保持线性关系的极限应力值弹性极限：σe=Fe/S0不产永久变形的最大抗力。工程上，σp、σe视为同一值，通常也可用σ0.01三、材料的强度 σ=P/Fo表示材料抵抗变形和断裂的能力单位:MPa1．抗拉强度σb=Fb/So材料被拉断前所承受的最大应力值（材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值）。2．屈服强度σs和条件屈服强度σ0.2a: σs=Ps/Fo（σs代表材料开始明显塑性变形的抗力,是设计和选材的主要依据之一。）b:  σ0.2条件屈服强度（中高碳钢、无屈服点，国家标准，以产生一定的微量塑性变形的抗力的极限应力值来表示。）脆性材

4、料：σb=σs灰口铸铁3.屈强比：σs/σb四、塑性1．延伸率Lk:试样拉断后最终标距长度延伸率与试样尺寸有关，δ5,  δ10(Lo=5do,10do)2．断面收缩率ψ=△S/So=(So-Sk)/Sox100%δ,ψ越大，塑性愈好δ<5%,脆性材料五、硬度抵抗外物压入的能力，称为硬度――综合性能指标。1．布氏硬度适用于未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金HB=P/F（MPa或kgf/mm2），F——压头表面积●特点：▲平均、重复性好；▲压痕面积大，不适合于成品检验；▲HBS--钢球压头（＜450）；HBW--硬质合金钢球压头（＞450）。1．布氏硬度

5、布洛维硬度计读数显微镜2．洛氏硬度HR定义：每0.002mm相当于洛氏1度——操作简便、可直读；压痕小；适于各种硬度值的测量；但重复率低。洛氏硬度常用标尺有：B、C、A三种▲HRB（钢球压头，980N载荷）——测量未淬火钢，有色金属。▲HRC（圆锥压头，1470N载荷）——测量调质钢、淬硬钢制品。▲HRA（圆锥压头，588N载荷）——测量硬、薄试件、硬质合金。洛氏硬度洛氏硬度洛氏硬度计算公式：式中:h1：为预加载荷压入试样的深度（mm）。h3：为卸除主载荷后压入试样的深度（mm)。k：为常数（1200金刚石圆锥k=0.2；钢球时HRBk=0.26）3．维氏硬度HV—

6、—金刚石正四棱锥压头，精确，但操作复杂，用于科学试验。 ●压力可选5～120kg间的特定值；适于各种硬度值的测量；压痕小，可测表面硬化层4．显微硬度（HM）――测组成相的硬度。§1-2 动载时材料的机械性能一、冲击韧性二、疲劳强度一、冲击韧性韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力----韧度冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F       (J/cm2)ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形，金属光泽，呈结晶状。ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。●应用——汽车紧急制动；蒸汽锤；冲床

7、等动载荷。冲击原理图冲击机T8钢：脆性材料断口呈平直；有金属光泽；呈结晶状。A3钢：塑性材料断口呈灰色纤维状，无金属光泽韧性与温度有关——脆性转变温度二、疲劳强度●疲劳：材料在交变应力作用下，在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。▲疲劳占失效零件的70%以上，80%的断裂由疲劳造成。●疲劳极限：材料能承受的无数次循环而不断裂的最大应力值。条件疲劳极限：经受107（钢，有色金属、超高强度钢108）应力循环而不致断裂的最大应力值。●疲劳原因——划痕、内应力集中引起微裂纹扩展●影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹杂物、表面状态、残余应力等。▲