ppt第二章材料力学性能课件.ppt

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1、材料科学与工程导论2021/9/17第二章工程材料的基本性能2021/9/17工程材料的基本性能内容简介：本章主要从材料的力学性能、物理性能及化学性能研究材料的使用性能，从而正确的选择和使用材料。本章重点：2.1材料的力学性能及应力-应变曲线；2.2材料的物理、化学性能；2.3不同种类材料的性能比较2021/9/17概述材料科学工程把科学研究和社会需求与人类有机地结合起来，它是材料与人类关系的桥梁与纽带。要正确地选择和使用材料必须首先要了解材料的性能。材料的性能一般可分为两类：一类是工艺性能，是指制造工艺过程中材料适应加工的性能；另一类是使用性能，是指材料制成零件或产品后，在使用过程

2、中能适应或抵抗外界对它的力、化学、电磁、温度等作用而必须具有的能力。2021/9/172.1材料的力学性能学习目标：1.掌握材料的力学性能的各种指标，并熟练各种性能测试实验；2.通过不同的实验测试出各种性质的性能判据；3.掌握各个性能参数的表示方法2021/9/17材料的力学性能（一）弹性、塑性及强度金属的弹性、塑性及强度一般是通过金属拉伸试验来测定。将光滑试样装夹在拉伸试验机上，沿试样轴向以一定速度施加载荷，使其发生拉伸变形直至断裂。若将纵坐标以应力（=P／A0，A0为试样原始截面积）表示，横坐标以应变表示，则这时的曲线与试样的尺寸无关，称为应力一应变曲线（一曲线）。低碳

3、钢图２－１铸铁2021/9/17弹性——物体在外力作用下改变其形状和尺寸，当外力卸除后，物体又回复到原始形状和尺寸的特性力学性能—弹性2021/9/17塑性——断裂前材料发生不可逆永久变形的能力常用的塑性判据有：断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长与原始标距之比断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比力学性能—塑性2021/9/17强度——材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力屈服强度材料在拉伸过程中出现载荷不增加而继续伸长的现象称为屈服，材料开始屈服时所对应的应力即为屈服强度s抗拉强度材料在试样拉断前所承受的最大应力值b=力学性能—强度2021/

4、9/17（二）硬度硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。它是表征材料强度与塑性的一个综合判据。材料的力学性能2021/9/17１.布氏硬度：用一定的试验力，把淬火钢球或硬质合金球压人被测金属表面，保持规定时间后卸除试验力，计算出压痕球缺表面积所承受的平均应力值，即为布氏硬度值。力学性能—硬度图２－２布氏硬度值以HB表示。压头为淬火钢球时，硬度符号为HBS，适于布氏硬度值低于450的材料；当压头为硬质合金球时，硬度符号为HBW，适于布氏硬度值为450～650的材料。2021/9/17图２－３２.洛氏硬度：洛氏硬度试验法是用一个锥顶角为120的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球

5、为压头，在规定载荷作用下压入被测金属表面，通过测定压痕深度来确定硬度值。原理如图：力学性能—硬度2021/9/17洛氏硬度的A、B、C、D标尺应用最广，其应用公式：HR(A，C，D)=100-eHRB=130–e（e＝h／0.002mm）３.维氏硬度其原理基本上和布氏硬度试验相同。它是用一个相对面间夹角为136的金刚石正梭锥体压头，在规定载荷F作用下被测试样表面，保持一定时间后卸除载荷，求出压痕表面积上的平均压力，即为金属的维氏硬度值，用符号HV表示。力学性能—硬度2021/9/17（三）疲劳极限材料在循环应力和应变作用下，在一处或几处产生局部永久性累积损伤，经一定循环次数后产生裂

6、纹或突然完全断裂成为疲劳。疲劳失效与静载荷下的失效不同：断裂前没有明显的塑性变形，发生断裂也较突然。按GB4337—84规定，一般钢铁材料取循环周数为107次（有色金属取108次）时，能承受的最大循环应力为疲劳极限。由疲劳裂纹产生的缘由可知,表面强化处理是提高疲劳极限的有效途径。材料的抗疲劳能力2021/9/17蠕变变形（四）蠕变极限蠕变—金属材料在较高温度和应力作用下产生缓慢塑性变形的现象图中AB段为减速蠕变阶段，这一阶段开始蠕变速率增大，随着时间的延长，蠕变速率逐渐减小。BC段为恒速蠕变阶段．蠕变速率几乎保持不变。通常蠕变速率就是以这一阶段的变形速率来表示。CD段为加速蠕变阶段，

7、至D点产生蠕变断裂。图2-42021/9/17蠕变极限：在给定温度和规定试验时间内，使试样产生一定蠕变伸长量的应力作为蠕变极限，用符号（MP）表示。持久强度：表征材料在高温载荷长期作用下抵抗断裂的能力，以试样在给定温度经规定时间发生断裂的应力作为持久强度，用符号（MP）表示。蠕变性能指标2021/9/17冲击吸收功（六）冲击吸收功零件和工具在工作过程中会受到冲击载荷的作用，故对承受冲击载荷的零件来说，除了具有足够的静载荷强度指标外，还必须具有足够的抵抗冲击