金属材料的力学性能PPT课件

.1、金属材料及成型工艺基础，随州市舒文欣职业学院汽车与机电工程学院，2、第一工程材料，第二材料成型工艺，目录。3、工程材料、部分，4、本内容，绪论第1章，工程材料的性质，第2章，金属材料的晶体结构和结晶，第3章，钢的热处理，第4章，钢材料，第5章，非金属材料和粉末冶金材料，第6章，非金属材料，第5章，绪论，I .工程材料和成形技术的地位和作用。1.工程材料的发展和分类。2.成形技术的应用。6.(1)工程材料的发展。石器。青铜工具。铁器。钢和铝合金。复合材料。钛和镁金属。纳米材料。1.工程材料的发展和分类。7.石器和陶瓷时代。8.青铜工具。9.青铜武器。10.铁器时代。11.在钢和铝合金时代，在钢和铝合金时代，在复合材料时代，钛镁金属，纳米材料，在14岁，镁合金方向盘骨架，镁合金气缸盖，镁合金汽车轮毂，在12岁，在钢和铝合金时代，在13岁，在复合材料时代，钛镁金属，纳米材料，在14岁， 镁合金方向盘骨架、镁合金气缸盖、镁合金汽车轮毂、15岁的高分子材料、16岁的金属材料、非金属材料、复合材料、高分子材料(塑料、橡胶、粘合剂等)。 )，陶瓷材料(陶瓷、玻璃、玻璃陶瓷等。)、黑色金属(钢、铁)有色金属：除钢及其合金以外的金属。(铜及其合金，铝及其合金)，工程材料，金属基复合材料，陶瓷基复合材料，聚合物复合材料，(2)工程材料分类，17，普通金属材料，18，2。成型工艺的应用，重要环节：热处理、课程性质和学习目的性质：金属材料是研究普通工程材料毛坯和机械零件成形工艺原理的综合性技术基础学科。学习目的：为后续课程打下基础。培养选择材料、零件结构和加工方法的能力。要求理解和掌握：1。常用工程材料的性能特点；2.各种成型方法的原理、特点和适用范围；3.各种零件的结构可制造性。掌握金属材料的强度和塑性概念。掌握金属材料疲劳强度的概念；掌握金属材料冲击韧性的概念；掌握材料硬度的概念和三种硬度表达方法；理解材料属性的表示。教学目的和要求，第1章工程材料的性质，21，1，强度，塑性；第二，疲劳强度；3.冲击韧性。四、硬度，教学内容的总结，22、综合评价材料使用强度、硬度和塑性等指标。教学重点、难度、教学难度、强度、硬度、可塑性和韧性等概念。教学重点，金属材料基础知识，1。金属材料的类型，2。它具有良好的延展性，易于加工成型。它容易导电和导热，是热和电的良导体。金属材料的特性：金属材料的性能、使用性能、机械性能(强度、硬度、塑性、韧性等)。)，物理性质(指熔点、热导率、电导率、磁性等。)，化学性质(抗氧化性、耐腐蚀性等。)，其他性能(耐磨性、热硬度、减振等。)，工艺性能加工和成型性能，26、静态载荷是指具有恒定大小和方向的外力或缓慢变化的载荷；冲击载荷是指载荷的突然增加；疲劳载荷是指其大小和方向随时周期性变化的载荷。根据载荷的不同性质，静态载荷、冲击载荷、疲劳载荷，是指材料在外部载荷作用下的性能。，1.1工程材料的机械性能，27、工件在不同载荷形式下的变形。28、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度，并根据不同的荷载形式，其强度如下所示：29、拉伸试验(金属的拉伸强度和塑性均由拉伸试验确定)，GB/T228-2002，30，拉伸样品(低碳钢)，长样品：L0=10d0，短样品：L0=5d0，31、液压万能电子材料试验机、拉力试验机、32、拉伸试验(应力-应变)曲线，E-弹性极限点S-屈服点B-极限载荷点(颈缩点)K-断裂点，e弹性极限s屈服点b抗拉强度(强度极限)，:单位面积上的拉力 L和 L :单位长度上的伸长率，33，(1)弹性变形阶段(oe阶段)(2)塑性变形阶段(eb阶段，屈服阶段和强化阶段)(3)断裂阶段(bk阶段)，拉伸过程中变化的三个阶段，拉伸试样的颈缩现象，34、弹性和塑性，以及弹性：金属材料在外力作用下变形，并且当外力消除时可以恢复到其原始形状的特性，称为弹性。随着外力消失而消失的弹性变形称为弹性变形。外力消失后，塑性变形：不可恢复的变形称为塑性变形。35、脆性材料的拉伸曲线(与低碳钢试样相比)，脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。强度：用来描述金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。工程中常用的强度测量指标，屈服点屈服强度抗拉强度，注：抗拉强度一般用作判断金属强度的指标。1.1.1强度，37岁。对于具有明显屈服现象的材料，屈服点用来表征材料对明显塑性变形的抵抗能力。屈服点是指材料屈服时的最小应力。如低碳钢。对于没有明显屈服现象的金属材料，对应于0.2%塑性应变的应力值通常用作名义屈服点，称为名义(条件)屈服强度，用0.2表示。如高碳钢、铜合金、铝合金等。(兆帕)，(兆帕)，条件屈服强度：1。屈服点、屈服强度、屈服强度是选择和评估塑料材料的基础。屈服点：38、脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。抗拉强度(强度极限)是指拉伸破坏前试样承受的最大应力。即：其中：样品在被拉开之前所承受的最大载荷(n)；样本原始横截面积()。抗拉强度抗拉强度是脆性材料选择的基础。(MPa)。40，产率比( s/ b): 0.6 0.85。成品率越高，材料利用率越高；如果成品率低，零件的可靠性就越高。考虑到材料利用率和安全性，注：s2在塑性变形中的应用，42、1.1.2塑性，塑性：金属材料在外力作用下产生永久变形而不造成损坏。塑性(塑性指数)的测量：伸长率和断面收缩率。越高，材料的塑性越好。10%是塑料材料。良好的塑性是金属材料塑性加工的必要条件。伸长率()指的是拉伸试样后，标准伸长L1与原始标准L0的比值。用表示，即，1。截面收缩率()是指样品拉伸断裂时横截面积A1的收缩率与原始横截面积A0的比值。以下公式用于表示，即。44，1.1.3硬度，指的是硬度，布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度，指的是一种材料抵抗其他较硬物体压入其表面的能力。即金属材料抵抗局部变形的能力。硬度，常用的表达法，压痕划痕回弹法，45，用一定直径的头(球)，用相应的测试力压入待测表面，保持规定时间后卸载，测量材料表面压痕直径，以计算硬度值。1。布氏硬度，(1)布氏硬度测量原理，布氏硬度计。46岁的硬化st单位为兆帕(通常未标明)。布氏硬度优点：测量误差小，数据稳定。缺点：压痕大，不适合测量成品零件或薄零件的硬度，材料比压头硬。布氏硬度适用于：通常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属和退火正火钢的硬度。调质钢、原材料、毛坯。当HBS450 (HBW450-650)时有效，(4)布氏硬度特性，48、用锥顶角为120的金刚石锥或直径为1.588毫米的硬化钢球，用相应的测试力压入待测表面，卸载一段时间后，去掉主要测试力，用测得的残余压痕深度增量计算硬度值。在实际测量中，硬度值通常直接在硬度计的刻度盘上读出。(1)洛氏硬度测量原理，2。洛氏硬度，洛氏硬度计。49，(2)洛氏硬度的分类和应用。50，分别由HRA、HRB和HRC测量的硬度，不能在尺寸上直接比较，而是表示为硬度值的三个不同的标度代码。(无单位)例如：2085HRA20100HRB2070HRC，(3)洛氏硬度表示法，小时=(k-h)/0.002无单位。51，(4)洛氏硬度特性：优点：缺点：测量操作简单，方便快捷，压痕小；测量范围大，可以测量较薄的工件。测量精度低，可比性差，不同刻度的硬度值无法比较。是生产中使用最广泛的硬度测试方法。可用于成品检验和薄零件的表面硬度检验。它不适合测量组织不均匀的材料。(5)洛氏硬度的应用：布氏硬度和洛氏硬度的比较，洛氏硬度有很小的压痕，测量值是局部的。必须获得测量点的平均值。适用于成品和薄片，属于无损检测范畴。布料硬度压痕大，测量值准确。它不适用于成品和板材，通常不被归类为无损检测。洛氏硬度的硬度值是一个未知的数字，没有单位。(因此，说洛氏硬度是多少是不正确的。)布的硬度值有单位，与抗拉强度有一定的近似关系。洛氏硬度可以直接显示在表盘上，也可以用数字显示，操作方便，快速直观，适合大批量生产。布料硬度需要用显微镜测量，然后检查或计算。手术很复杂。在某些条件下，血红蛋白和血红蛋白可以通过查表来交换。心理计算公式可以粗略地记录为：1HRC1/10HB。53，3。维氏硬度。54，维氏硬度(高压)测试仪，55，钻石金字塔，压头为锥角136。用一定的测试力将压头压入样品表面。卸载一段时间后，在样品表面留下一个方形的锥形压痕。测量压痕两条对角线的长度，计算硬度值。(2)维氏硬度的表示方法用符号HV表示，符号前的数字是硬度值，符号后的数字依次分别表示载荷值和载荷保持时间。例如：580HV/30/20，(1)维氏硬度测量原理，优点：适用范围广，可以测量从极软到极硬的材料；测量精度高，可比性强；可以测量较薄的工件。缺点：测量操作麻烦，测量效率低。(4)应用：广泛用于科研机构和大学，以及薄零件的表面硬度测试。它不适合大量生产和测量具有不均匀组织的材料。(3)特点：维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。冲击韧性是指金属材料在冲击载荷下抵抗变形和断裂的能力。摆式一次冲击试验、低能多次冲击试验、冲击韧性测量方法。58、摆式初级冲击试验、摆式冲击试验器。59、试验原理，样品在受冲击过程中吸收的能量，即冲击吸收功(Ak)，等于摆冲击样品前后的势能差断裂韧性低，应力脆性断裂工程零(构)件有时会在应力低于许用应力时突然断裂，这称为低应力脆性断裂。低应力脆性断裂的原因是实际材料中经常存在一些裂纹和缺陷，如夹杂物、气孔等。或者在加工和使用过程中产生的缺陷。裂纹在应力作用下不稳定并扩展，最终导致零(结构)断裂。62、1.1.5疲劳强度，(1)疲劳失效、零件、工具等。即使在低于材料屈服强度的交变载荷下，经过一定次数的循环后也会突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。表示在无数交变载荷后不会导致断裂的材料的最大应力值。对称载荷下材料的疲劳破坏和应力变化。疲劳强度、材料交变应力与断裂前应力循环次数之间的关系。有色金属的循环次数一般取为N=108，钢的循环次数一般取为N=107，钢的疲劳强度与抗拉强度的关系为：-1=(0.45 0.55) b，疲劳曲线，65、疲劳损伤的原因，缺陷如杂质、表面划痕、应力集中、微裂纹、裂纹扩展、损伤等。66、提高疲劳强度的措施，保证材料冶炼质量的措施，减少夹杂物和热处理引起的气孔、气孔等缺陷。在设计方面，尽可能避免尖角、缺口和截面突变，以避免应力集中和应力集中引起的疲劳裂纹。技术上，降低零件的表面粗糙度，避免表面擦伤和擦伤，并防止疲劳裂纹在这些地方形成。采用化学热处理、表面淬火、喷丸和表面涂层等表面强化方法来降低材料表面出现裂纹的可能性。67，1.2工程材料的物理和化学性质，1。材料的物理性质：比重、密度、熔点、电导率、热导率、磁性和热膨胀系数。材料的化学性质：耐酸、耐碱和抗氧化。68、1.3工程材料的技术性能，材料的技术性能：指不同加工方法表达的难易程度。铸造性能(流动性、收缩、离析等)锻造性能，可加工性，可焊性，热处理性能，(69)总结：1。强度和塑性的深冲试验；三种不同的硬度测试方法。2。强度、塑性、韧性、硬度和疲劳强度的含义、特征、表达方法和