金属材料的损坏与塑性变形ppt课件

2-1金属材料的性能,机械零件常见的损坏形式与变形有关的几个概念金属的变形金属的冷塑性变形与加工硬化,1,一、机械零件常见的损坏形式程,材料的性能是零件设计中选材的依据，也是技术工人在加工维修过程中合理选择材料以及加工方法的重要依据。材料的性能包括：力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性和断裂韧性等）工艺性能（铸造、锻压、焊接、切削加工和热处理等）,2,我们经常见到一些机械零件因受力过大被破坏，而失去了工作能力。大家能否举些身边的例子呢？如：弯曲的自行车辐条，断掉的锯条、滑牙的螺栓等。,机械零件常见的损坏形式有三种：1、变形：如铁钉的弯曲。零件在外力作用下形状和尺寸所发生的变化。（包括：弹性变形和塑性变形）2、断裂：如刀具的断崩。零件在外力作用下发生开裂或折断的现象。3、磨损：如螺栓的滑扣。因摩擦使得零件形状、尺寸和表面质量发生变化的现象。,3,二、与变形有关的几个概念,、载荷1、概念金属材料在加工及使用过程中所受的外力。,2、分类：根据载荷作用性质分，三种：、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。如：桌上粉笔盒的受力，用双手拉住一根粉笔两端慢慢施力等。、冲击载荷：突然增加的载荷。如：用一只手捏住粉笔的一端，然后用手去弹击粉笔。、变交载荷：大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷。如：自行车轮转动时辐条的受力。,4,根据载荷作用形式分，载荷又可以分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭曲载荷等。,拉伸载荷,压缩载荷,弯曲载荷,剪切载荷,扭曲载荷,5,、内力1、概念材料受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的与外力相对抗的力。,2、特点、内力的大小：外力增加时内力也增加，其数值大小与外力相等，当内力达到其极限值时，外力再增加，材料将被破坏。、内力的方向：与外力相反。、内力的作用方式：随外力的作用方式而变化。,注意：内力一定是在外力的作用下，材料内部所产生的相互作用力。,6,、应力1、概念假设作用在零件横截面上的内力大小均匀分布，单位横截面积上的内力。即：R=F/S（R应力，Pa；F外力，N；S横截面面积，m2）,思考公式中的内力为什么用外力代替？,答：内力=外力,7,2、意义用“应力”可以表示不同材料的承载能力（见各种手册中的强度指标），也可以在现有外力下材料内部单位面积的受力。如：相同截面的粉笔和铁棒，在相同外力的作用下的结果。（粉笔先断，说明铁棒的应力比粉笔大，即承载能力较强。）如：相同截面的同一粉笔在不同的外力的作用下的结果。（作用力大的粉笔先断，说明先断的粉笔内部单位面积的受力较大）,8,三、金属的变形金属在外力作用下的变形三阶段：弹性变形弹-塑性变形断裂。,1、弹性变形：当外力消除后变形消失，金属恢复到原来的形状。性能和组织不发生变化。如：当铁丝受力较小时产生微量变形，松手后铁丝恢复原状，为弹性变形。2、塑性变形：当外力消除后，金属变形不能恢复原来的形状。性能和组织发生变化。如：当铁丝受力较大而产生弯曲，松手不能恢复原状，为塑性变形。如：晶体的滑移与位错。,9,变形原理：金属在外力作用下，发生塑性变形是由于晶体内部缺陷位错运动的结果，宏观表现为外形和尺寸变化。,10,3.影响因素1）晶粒位向的影响由于多晶体中各个晶粒的位向不同，在外力作用下，将产生有利和不利的不均匀的变形，导致内应力的产生。2）晶界的作用晶界阻碍位错运动，使金属的塑性变形阻力增大。3）晶粒大小的影响单位体积内金属晶粒越细小，晶界越多，金属越难进行塑性变形，获得细晶强化。是金属材料获得强韧化的重要手段。,11,四、金属材料的冷塑性变形与加工硬化,1、冷塑性变形结果外部：晶粒形状发生变化沿着变形方向被压扁或拉长；内部:晶粒内部位错密度增加，晶格畸变加剧；性能:金属强度和硬度提高，塑性和韧性下降。,这种现象称为“形变强化”或“加工硬化”。,金属不经过加热的塑性变形，称为冷塑性变形。例如，冲压、冷弯、冷拔、冷镦等加工方法，都属于冷塑性变形。,12,2.加工硬化的应用对于不能通过热处理强化的金属是一种重要的