机械工程材料教学课件PPT绪论_金属材料的性能亮.ppt

机械工程材料 工学院 主讲人 杨拓宇 简介 一 材料科学的重要地位与作用二 工程材料的分类三 本课程的任务和内容 石器时代青铜器时代铁器时代 材料是人类进化的里程碑 一 材料科学的重要地位与作用 二 工程材料的分类按材料的化学组成分类 1 金属材料 2 无机非金属材料 3 高分子材料 4 复合材料 三 本课程的任务和内容 1 金属力学性能 2 工程材料的基本理论即材料的结构与性能 金属材料的组织与性能控制 纯金属凝固 金属塑变与再结晶 钢的热处理 3 常用工程材料即金属材料 工业用钢 铸铁 有色金属及合金 高分子材料 无机非金属材料 复合材料 定义 是指金属材料在不同环境 温度 介质 下 承受各种外加载荷 拉伸 压缩 弯曲 扭转 冲击 交变应力等 时所表现出的力学特征 指标 弹性 刚度 强度 塑性 硬度 冲击韧性 疲劳强度和断裂韧度等 绪论金属的力学性能 应力 p f0应变 l l0 l0 一 弹性和刚度 弹性 指标为弹性极限 e 即材料承受最大弹性变形时的应力 刚度 材料受力时抵抗弹性变形的能力 指标为弹性模量e 二 强度与塑性 强度 材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力 屈服强度 s 材料发生微量塑性变形时的应力值 抗拉强度 b 材料断裂前所承受的最大应力值 条件屈服强度 0 2 残余变形量为0 2 时的应力值 塑性 材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力 指标为 伸长率 断面收缩率 断裂后 拉伸试样的颈缩现象 三 冲击韧性 是指材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力 指标为冲击韧性值ak 通过冲击实验测得 试样冲断时所消耗的冲击功ak为 ak mgh mgh j 冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功 韧脆转变温度 材料的冲击韧性随温度下降而下降 在某一温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象称韧脆转变 发生韧脆转变的温度范围称韧脆转变温度 材料的使用温度应高于韧脆转变温度 韧 titanic 建造中的titanic号 titanic的沉没与船体材料的质量直接有关 titanic号钢板 左图 和近代船用钢板 右图 的冲击试验结果 四 疲劳极限 材料在低于 s的重复交变应力作用下发生断裂的现象 材料在规定循环次数条件下 进行应力循环后仍不发生断裂 此时的最大应力称为疲劳极限 用 1表示 钢铁材料规定次数为107 有色金属合金为108 五硬度 布氏硬度hb洛氏硬度hr维氏硬度hv锉刀法 硬度 是指材料抵抗其它硬物体压入其表面的能力 常用测量硬度的方法 1 布氏硬度hb布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算 布氏硬度计 压头为钢球时 布氏硬度用符号hbs表示 适用于布氏硬度值在450以下的材料 压头为硬质合金球时 用符号hbw表示 适用于布氏硬度在650以下的材料 符号hbs或hbw之前的数字表示硬度值 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径 载荷及载荷保持时间 如120hbs10 1000 30表 示直径为10mm的钢球在1000kgf 9 807kn 载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120 布氏硬度压痕 洛氏硬度 洛氏硬度是以顶角为120 的金刚石圆锥体或直径为 1 588 的淬火钢球作压头 以规定的试验力使其压入试样表面 试验时 先加初试验力 然后加主试验力 压入试样表面之后卸除主试验力 在保留初试验力的情况下 根据试样表面压痕深度 确定被测金属材料的洛氏硬度值 洛氏硬度 洛氏硬度用符号hr表示 hr k h1 h0 0 002根据压头类型和主载荷不同 分为九个标尺 常用的标尺为a b c 符号hr前面的数字为硬度值 后面为使用的标尺 hra用于测量高硬度材料 如硬质合金 表淬层和渗碳层 hrb用于测量低硬度材料 如有色金属和退火 正火钢等 hrc用