工程材料机械性能.pptx

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1、工程材料机电工程学院赵占西1金属材料的力学性能静载时材料的力学性能静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性）硬度（布氏硬度、洛氏硬度）动载时材料的力学性能冲击韧性（αKU）疲劳强度高温力学性能（蠕变、其它力学性能）断裂韧性2弹性和刚度标准拉伸试样§1静载时材料的力学性能3拉伸试验§1静载时材料的力学性能4弹性E=/强度s、b塑性=(L1-L0)/L0=(F0-F1)/F0§1静载时材料的力学性能5冷作强化的应用（加工硬化）建筑钢筋冷扎钢板预应力钢丝§1静载时材料的力学性能6布氏硬度试验§1静载时材料的力学性能7§1静载时材料的

2、力学性能8§1静载时材料的力学性能9洛氏硬度试验§1静载时材料的力学性能10其它硬度①维氏硬度HV主要用于薄工件或薄表面硬化层的硬度测试，参照GB4340-84《金属维氏硬度试验方法》进行。§1静载时材料的力学性能11②显微硬度HV用于材料微区硬度(如单个晶粒、夹杂物、某种组成相等)的测试，可参照GB4342-84《金属显微维氏硬度试验方法》进行。其它硬度§1静载时材料的力学性能12③莫氏硬度一种刻划硬度，用于陶瓷和矿物的硬度测定，该硬度的标尺是选定十种不同的矿物，从软到硬将莫氏硬度分为十级，如金刚石硬度对应于莫氏硬度10级。其它硬度

3、§1静载时材料的力学性能13冲击韧度（αKU）试验§2动载时材料的力学性能14αKU＝A/FA=(GH1-GH2)×9.8J/cm2其中：αKU（J/cm2）H（m）A（m2）G（kg）§2动载时材料的力学性能15图1-4疲劳曲线-1Nn21N1N2NnNc钢铁材料：107次非铁合金：108次§2动载时材料的力学性能16部分工程材料的疲劳极限σ-1（MPa）§2动载时材料的力学性能17高温下材料的力学性能高温下：b、s、E、HRC降低、、αKU升高发生蠕变现象§3高温下的力学性能18K1=Yσa1/2式中：Y__裂纹

4、的几何形状因子;σ__外加应力（N/mm2）；a__裂纹的半长（mm）；K1__强度因子（MPa·m1/2或MN·m-3/2）当K1达到临界值K1C时，零件内裂纹将发生失稳扩展而出现低应力脆性断裂，而K1＜K1C时，零件安全可靠。K1C即为断裂韧度。§4断裂韧性19常见工程材料的断裂韧度K1C值（MN·m-3/2）§4断裂韧性20根据K1=Yσa1/2≥K1C的临界判据知：为使零件不发生脆断，设计者可以控制三个参数：材料的断裂韧度K1C、名义工作应力σ和零件内的裂纹长度a，它们之间的定量关系能直接用于设计计算，可以解决以下三方面的工程

5、实际问题：§4断裂韧性211）根据零件的实际工作应力σ和其内可能的裂纹尺寸a，确定材料应有的断裂韧度K1C，为正确选材提供依据；2）根据零件所使用的材料断裂韧度K1C及已探伤出的零件内存在的裂纹尺寸a，确定零件的临界断裂应力σC，为零件最大承载能力设计提供依据；3）根据已知材料的断裂韧度K1C和零件的实际工作应力σ，估算断裂时的临界裂纹长度aC，为零件的裂纹探伤提供依据。§4断裂韧性22物理性能:物理性能，不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义；而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。（一）密度（二）热学性能⒈熔点；⒉热容；⒊热膨胀

6、；⒋　热传导（三）电学性能⒈电阻率ρ；⒉电阻温度系数；⒊介电性（四）磁学性能⒈磁导率μ；⒉饱和磁化强度Ms和磁矫顽力Ｈc§5材料的物理化学性能23化学性能：材料在生产、加工和使用时，均会与环境介质发生化学反应，从而使其性能恶化或功能丧失。（一）化学腐蚀（二）电化学腐蚀(三）提高零件耐蚀性的主要措施铝§5材料的物理化学性能24材料的工艺性能：本课程则主要解决材料本身与其工艺性能的关系，主要加工工艺性能是：一．铸造性能二．锻造性能三．焊接性能四．切削加工性能五．热处理性能§6材料的工艺性能25课后作业：1、解释概念：b、s、E、HRC

7、、、、αKU2、将钟表发条拉成一直线后，将力释放，钟表发条可能发生什么变形？261.某室温下使用的一紧固螺栓在工作时发现紧固力下降，试分析材料的何种性能指标没有达到要求？提出主要的可能解决措施。2.对自行车座位弹簧进行设计和选材，应涉及到材料的哪些主要性能指标？3.实际生产中，为什么零件设计图上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？4.一般认为铝、铜合金的耐蚀性优于普通钢铁材料，试分析在潮湿性环境下铝与铜的接触面上发生腐蚀现象的原因。习题27演讲完毕，谢谢观看！