机械工程材料及选用力学性能资料PPT教案

1、会计学1机械工程材料及选用力学性能资料机械工程材料及选用力学性能资料4第1页/共86页5第2页/共86页7第3页/共86页8第4页/共86页9第5页/共86页10第6页/共86页11第7页/共86页12第8页/共86页13第9页/共86页机床零件第10页/共86页15第11页/共86页第12页/共86页汽车发动机和传动系示意图汽车发动机和传动系示意图第13页/共86页18第14页/共86页第15页/共86页东方红一号人造地球卫星东方红一号人造地球卫星 第16页/共86页航天飞机 第17页/共86页22第18页/共86页23第19页/共86页24第20页/共86页25第21页/共86页26工程材

2、料工程材料o第一章第一章 金属材料力学性能金属材料力学性能 o第二章第二章 金属晶体结构与塑性变形金属晶体结构与塑性变形o第三章第三章 金属结晶及合金相图金属结晶及合金相图o第四章第四章 钢的热处理钢的热处理o第五章第五章 钢铁材料及其应用钢铁材料及其应用o第六章第六章 有色金属及应用有色金属及应用o第七章第七章 非金属材料非金属材料o第八章第八章 材料选择基础材料选择基础第22页/共86页27第23页/共86页28第24页/共86页29第25页/共86页第一节第一节 金属的拉伸试验金属的拉伸试验q 拉伸试验是工业上最广泛使用的力学性能试验方法拉伸试验是工业上最广泛使用的力学性能试验方法之一。

3、通常在万能材料试验机上进行试验。之一。通常在万能材料试验机上进行试验。 第26页/共86页q 通过传感器测量拉伸试验中的载荷通过传感器测量拉伸试验中的载荷P与伸长量与伸长量L后，后，由自动记录仪绘出由自动记录仪绘出P-L关系曲线，称为拉伸曲线关系曲线，称为拉伸曲线或拉伸图。或拉伸图。 第27页/共86页32拉伸过程中试样形状的变化拉伸过程中试样形状的变化第28页/共86页33第一节第一节 金属的拉伸试验金属的拉伸试验第29页/共86页脆性材料拉伸曲线脆性材料拉伸曲线第30页/共86页35第一章第一章 金属材料力学性能金属材料力学性能o 第一节第一节 金属的拉伸试验金属的拉伸试验o 第二节第二节

4、 金属的弹性与塑性金属的弹性与塑性o 第三节第三节 金属的力学性能金属的力学性能第31页/共86页36第32页/共86页37第33页/共86页q比例极限比例极限：是应力：是应力与应变成正比关系与应变成正比关系的最大应力值。即的最大应力值。即： p =Pp/F0第34页/共86页39第35页/共86页40第36页/共86页41第二节第二节 金属的弹性与塑性金属的弹性与塑性金属的弹性变形金属的弹性变形 金属的塑性变形金属的塑性变形 第37页/共86页42第38页/共86页43第39页/共86页44第一章第一章 金属材料力学性能金属材料力学性能o 第一节第一节 金属的拉伸试验金属的拉伸试验o 第二节

5、第二节 金属的弹性与塑性金属的弹性与塑性o 第三节第三节 金属的力学性能金属的力学性能第40页/共86页45第三节第三节 金属的力学性能金属的力学性能金属强度金属强度金属韧性金属韧性金属的硬度金属的硬度金属的疲劳金属的疲劳第41页/共86页46第42页/共86页q低碳钢的屈服强度为低碳钢的屈服强度为拉伸曲线水平台对应拉伸曲线水平台对应的应力值。的应力值。q对于没有明显屈服现对于没有明显屈服现象的金属，如高强钢、象的金属，如高强钢、铸铁等，人为规定拉铸铁等，人为规定拉伸试样标距部分产生伸试样标距部分产生0.2%塑性伸长率时的塑性伸长率时的应力值作为材料的屈应力值作为材料的屈服强度，以服强度，以

6、0.2表示。表示。屈服强度的确定屈服强度的确定第43页/共86页q抗拉强度抗拉强度：是金：是金属拉伸试验中试属拉伸试验中试样所能承受的最样所能承受的最大拉应力。大拉应力。q 即：即： b=Pb / F0第44页/共86页q塑性金属在最大载荷出现前，变形基本均匀分布塑性金属在最大载荷出现前，变形基本均匀分布于试样标距部分；最大载荷出现后，发生集中变于试样标距部分；最大载荷出现后，发生集中变形，试样上出现颈缩。形，试样上出现颈缩。 拉伸试样的颈缩现象拉伸试样的颈缩现象第45页/共86页50第三节第三节 金属的力学性能金属的力学性能金属强度金属强度金属韧性金属韧性金属的硬度金属的硬度金属的疲劳金属的

7、疲劳第46页/共86页51第47页/共86页52第48页/共86页冲击试样冲击试样冲击试验原理冲击试验原理(Charpy)final heightinitial height第49页/共86页54第50页/共86页55q 冲击韧性对材料微观组织变化极为敏感，生产上冲击韧性对材料微观组织变化极为敏感，生产上经常用来检验冶炼、热加工和热处理质量。经常用来检验冶炼、热加工和热处理质量。q 随温度的降低，冲击韧性值减小，当降至某一温随温度的降低，冲击韧性值减小，当降至某一温度时，冲击韧性值发生急剧降低，这种现象称为度时，冲击韧性值发生急剧降低，这种现象称为低温脆性，或冷脆。冲击韧性值明显下降的温度低温

8、脆性，或冷脆。冲击韧性值明显下降的温度称为称为冷脆转变温度冷脆转变温度，以以Tk表示。表示。金属的冲击韧性金属的冲击韧性第51页/共86页56第52页/共86页57第53页/共86页q K=Y a （MN/m3/2） 2a裂纹尺寸裂纹尺寸; 外加应力外加应力; Y与裂纹形状、加载方与裂纹形状、加载方式和试样几何形状有关的式和试样几何形状有关的无量纲的常数。无量纲的常数。型裂纹示意图型裂纹示意图第54页/共86页59第55页/共86页60第56页/共86页61第57页/共86页62第三节第三节 金属的力学性能金属的力学性能金属强度金属强度金属韧性金属韧性金属的硬度金属的硬度金属的疲劳金属的疲劳第

9、58页/共86页63第59页/共86页64第60页/共86页65第61页/共86页66HB=P/F=2P/D(D- D2-d2) 第62页/共86页67第63页/共86页68第64页/共86页69第65页/共86页70钢球压头与金钢球压头与金刚石压头刚石压头洛氏硬度压痕洛氏硬度压痕q HRA用于测量高硬度材料，用于测量高硬度材料，如硬质合金、表面淬火层和如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。压头为锥角渗碳层。压头为锥角120的的金刚石圆锥体，载荷金刚石圆锥体，载荷60kg。q HRB用于测量低硬度材料，用于测量低硬度材料，如有色金属和退火、正火钢如有色金属和退火、正火钢等。压头为等。压头为1.588

10、mm的淬火的淬火钢球，载荷为钢球，载荷为100kg。q HRC用于测量中等硬度材料，用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。压头如调质钢、淬火钢等。压头与与HRA相同，载荷为相同，载荷为150kg。第66页/共86页71第67页/共86页72维氏硬度计维氏硬度计维氏硬度试验原理维氏硬度试验原理维氏硬度压痕维氏硬度压痕第68页/共86页73第69页/共86页74第70页/共86页75第71页/共86页76第72页/共86页77第三节第三节 金属的力学性能金属的力学性能金属强度金属强度金属韧性金属韧性金属的硬度金属的硬度金属的疲劳金属的疲劳第73页/共86页78第74页/共86页79第75页/共

11、86页 循环应力特性循环应力特性q 循环应力的三个参量表示循环应力的三个参量表示: 1) 应力幅应力幅 a =( max- min)/2 ; 2) 平均应力平均应力 m = ( max+ min)/2 ;3) 应力循环对称系数应力循环对称系数 r = min / max第76页/共86页81第77页/共86页 疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图 q 金属承受的交变载越荷越大金属承受的交变载越荷越大, 则断裂时应力循环次数则断裂时应力循环次数N越少。越少。q 当应力低于一定值时当应力低于一定值时, 试样可以经受无限周期循环而不破坏试样可以经受无限周期循环而不破坏, 此应力值称为材料的疲劳极限此应力值称为材料的疲劳极限 r ，对称循环载荷的疲劳极，对称循环载荷的疲劳极限用限用 -1 表示。表示。第78页/共86页 疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图 q 疲劳曲线水平部分所对应的应力就是疲劳极限，疲劳曲线水平部分所对应的应力就是疲劳极限，也称为也称为疲劳强度疲劳强度，它表示材料经受无限次，它表示材料经受无限次( (大于大于106-7 ) )应力循环而不断裂的最大应力。应力循环而