工程材料学-1材料的力学性能.pptx

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1、工程材料学南京航空航天大学梁文萍材料的静载力学性能◇拉伸试验◇硬度材料的动载载力学性能◇冲击试验◇疲劳试验断裂韧性第一章材料的力学性能学习目的和要求理解材料常用力学性能指标的物理意义。了解强度、塑性、硬度及冲击韧性指标的测试方法以及使用这些指标时应注意的局限性，重点掌握布氏硬度和洛氏硬度的优缺点、相互关系以及应用场合。材料的性能：材料在外界因素作用下所表现出来的行为。力学性能物理性能化学性能工艺性能§1－1材料的力学性能1.1.1概念与定义材料的力学性能：材料在一定环境因素下承受外加载荷所表现出来的行为，通常表现为变形（几何形状和尺寸的变化）与断裂。1.1.1概念与定义材料

2、的力学性能：1.1.1概念与定义材料用于结构零件时，其力学性能是工程设计的基本依据；以其它性能如物理、化学性能作为主要使用要求时，其力学性能同样也是设计的重要参考依据。不同的工作条件和环境下，对力学性能的要求与侧重各有不同。1.1.2材料力学性能指标§1－2材料的静载力学性能静载荷：是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。材料的静载力学性能指标：主要有强度、塑性、硬度等。1.2.1拉伸试验1.2.1拉伸试验标准拉伸试样GB/T228-2002拉伸曲线应力-应变曲线应力σ＝F/S0应变ε＝Δl/l01.2.1拉伸试验1.2.1拉伸试验试样在拉伸时的伸长和断裂过程a）试样b）伸长c）产

3、生缩颈d）断裂拉伸曲线分成弹性变形、屈服、均匀塑性变形和局部塑性变形等四个阶段。1.2.1拉伸试验45号钢的外力-伸长曲线1.2.1拉伸试验1．弹性变形阶段（曲线ob段）在这个阶段中试样的变形是弹性的。如果在试验过程中卸除拉力F，则试样的伸长便消失，试样标距恢复到原长L0，不产生残余伸长。超过b点它就会产生塑性变形。b点所对应的外力为试样产生弹性变形的极限外力，以Fe表示。1.2.1拉伸试验1．弹性变形阶段（曲线ob段）在弹性变形阶段内的oa段，试样的伸长与外力成正比例直线关系，即每增加一定外力，就对应一定的伸长量，因此，oa段也称为线弹性变形阶段。一旦外力超过曲线上的a点时

4、，正比例关系就破坏了。而该点对应的外力Fp称为比例变形的极限外力。ab段为弹性变形的非线性阶段，此阶段很短，一般不容易观察到。2．屈服阶段（曲线cd段）1.2.1拉伸试验当拉力超过Fe后继续增加，达到Fs（即曲线上c点）时，试样的伸长突然增加。在拉伸曲线上表现为一横平线段cd。它说明此时拉力虽然没有增加，但试样好象屈服于外力而自行伸长，这种现象称为屈服现象。cd段称为屈服阶段，它所对应的外力称为屈服力，以Fs表示。2．屈服阶段（曲线cd段）1.2.1拉伸试验其实，试样在超过弹性极限的外力作用下，即在bc段．就已开始产生塑性变形。不过，此时所产生的塑性变形量甚微，不易觉察罢了。

5、而当达到屈服阶段时，则塑性变形突然增加。因此，可以把这种拉力不增加而变形仍能继续增加的现象，表观上看作是金属从弹性变形阶段到塑性变形阶段的—个明显标志。3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）1.2.1拉伸试验试样在屈服力Fs作用下，屈服变形直至d点，至此，屈服阶段已告结束。此后必须进一步增加拉力才能使试样进一步伸长。在de这一阶段中，金属变形具有另一种特点．即随着变形量的增加金属不断强化，这种现象称为加工硬化（或变形强化）。表现在拉伸曲线上就是de段不断上升。3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）1.2.1拉伸试验在此阶段中，试样的一部分产生塑性变形，虽然这一部分截面减小，使此处承受

6、负荷能力下降。但由于变形强化的作用而阻止塑性变形在此处继续发展，使变形推移到试样的其它部位。这样、变形和强化交替进行，就使试样各部位产生了宏观上均匀的塑性变形。曲线上的d点是屈服阶段结束点也是加工硬化开始点。4．局部塑形变形阶段（曲线ef段）1.2.1拉伸试验在de里，随着变形量的增加，变形强化能力逐渐减小，终于发生变形强化跟不上变形的发展，从而塑性变形集中在试样的某一部位进行，致使该处截面不断减小，而形成“缩颈”现象。这样，试样从产生缩颈开始就结束了均匀塑性变形阶段而进入局部塑性变形阶段，其分界处就是拉伸曲线上最高的e点。4．局部塑形变形阶段（曲线ef段）1.2.1拉伸试验

7、在这一阶段，变形将全部局限于试样的缩颈处．使缩颈部位的横截面积急剧减小。因此外力F不断降低，缩颈部位仍继续伸长，最后就在缩颈处产生断裂。拉伸曲线上与e点相对应的外力Fb．为试样断裂前所能承受的最大拉力。1.2.1拉伸试验应力-应变曲线低碳钢的应力-应变曲线1.2.1拉伸试验应力-应变曲线将拉伸力—伸长曲线的纵、横坐标分别用拉伸试样的原始截面积S0和原始标距长度L0去除，则得到应力-应变曲线。因均系以一常数相除，故曲线形状不变。这样的曲线称为工程应力-应变曲线。应力σ＝F/S0应变ε＝ΔL/L01.弹性指