第1章 材料力学性能.ppt

绪论 一 课程目的获得有关工程结构与机械零件常用的各种工程材料的基本理论知识具备合理选择材料和使用材料的初步能力正确选择加工方法及安排制订加工工艺路线为后继有关课程的学习奠定必要的材料学基础 二 课程特点 综合性实践性定性描述 三 课程内容1 性能与其成分 微观结构 工艺之间的联系 2 说明如何通过工艺方法改变材料的组织结构 以达到提高材料性能的目的3 介绍常用工程材料 为工程结构 机械零件的设计提供合理选用材料的方法金属材料高分子材料陶瓷材料复合材料 四 学习方法及参考书 1 学习方法理解 记忆掌握结论的表示形式2 参考书 工程材料 机械工程材料 金属材料及热处理 1 1力学性能 1 2物理性能 1 3化学性能 1 4工艺性能本章重点 力学性能 第一章材料性能概述 使用性能 1 1力学性能 一 强度1 比例极限 p2 弹性极限 e3 屈服强度 s 0 2 4 抗拉强度 b比强度 b d屈强比 材料屈服强度与抗拉强度之比 表征了材料强度潜力的发挥 利用程度和该种材料零件工作时的安全程度 二 刚度 材料在弹性变形阶段的抵抗能力 变形量的大小 材料的刚度 弹性模量E 主要取决于基体材料的性质构件的刚度 三 弹性最大弹性变形量 e 材料在外力作用下所能发生的最大可恢复变形量 即弹性变形能力 弹性比功 材料吸收变形功而不发生永久变形的能力 即弹性变形时吸收的最大弹性功 滞弹性 弹性滞后 加载时应变不立即达到平衡值 卸载时变形也不立即恢复 四 塑性 材料在塑性变形阶段的变形量的大小1 伸长率 在拉伸实验中 试样拉断后 标距的伸长与原始标距的百分比 2 断面收缩率 试样拉断后 缩劲处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比 3 工程意义 五 硬度1 布氏硬度 适用于未淬火的钢 铸铁 有色金属或软质的轴承合金 大小 HB F S种类 HBS 450 钢球压头 HBW 450 硬质合金钢球压头 2 洛氏硬度HRA 圆锥压头 60kg载荷 测量硬 薄试件 硬质合金 HRB 钢球压头 100kg载荷 测量未淬火钢 有色金属 HRC 圆锥压头 150kg载荷 测量调质钢 淬硬钢制品 3 维氏硬度 HV 金刚石正四棱锥压头 精确 但操作复杂 用于科学试验 适于各种硬度值的测量 压痕小 可测表面硬化层 六 韧性材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力 是材料强度和塑性的综合表现 1 冲击韧度载荷冲击试验指标aku 冲击破坏所消耗的功Ak 试样断口截面积FAk 变形功及断裂功 J 不能设计计算影响因素热处理敏感 材料 温度 试样大小 缺口形状等 2 断裂韧性KIC材料抵抗裂纹失稳的扩展断裂的能力 断裂力学的创立裂纹尖端应力场强度因子K1断裂韧性KIC材料属性 可以设计计算热处理敏感裂纹失稳扩展的判据 七 疲劳强度载荷分类疲劳特征疲劳极限 1 材料能承受的无数次循环而不断裂的最大应力值 疲劳曲线影响因素 一般强度高 1高材料纯净 1高表面质量好 1高残余压应力 1高 八 耐磨性粘着磨损磨粒磨损提高材料耐磨性的途径提高材料的硬度以增强零件表面对变形和断裂的能力 改善两接触表面的接触状态以减少磨擦表面硬化 渗C N B 1 2物理性能 1 密度2 热学性能熔点热容 温度每升高1K所需的热量 比热容 单位质量物质的热容 热膨胀热传导3 电学性能4 磁学性能 1 3化学性能 1 化学腐蚀2 电化学腐蚀3 提高零件耐腐蚀性的措施 1 铸造性能流动性 收缩 成分偏析 疏松 吸气性 铸造应力以及冷热裂纹倾向2 锻造性能借助外力或温度塑性变形方式与成分 内部微观结构有关 1 4工艺性能 3 焊接性能局部加热 加压 扩散结合 永久连接裂纹 气孔 夹杂少 好4 切削加工性能表面粗糙度 断屑能力 刀具磨损 适宜的切削HBS180 2305 热处理性能 小结 材料性能包括使用性能和工艺性能使用性能 力学性能 化学和物理性能工艺性能 铸造 焊接 锻造 机械加工