金属材料的力学性能教案

复习旧课1、材料的进展历史2、工程材料的分类讲授课材料的性能有使用性能和工艺性能两类使用性能是保证工件的正常工作应具备的性能，主要包括力学性能、物理性能、化学性能等。工艺性能是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能，包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。力学性能是指金属在外力作用下所显示的性能能。金属力学性能指标有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲乏强度等。第一节刚度、强度与塑性一、拉伸试验及力一伸长曲线I..Io L――原始标距长度；o o d――原始直径。 do o o o 国际上常用的是L=5d〔短试样〕，L=1Od〔长试样〕o o o ［拉伸曲线］:拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量△L〔L=Lu-LO〕的F—AL曲线称为拉伸曲线图。Oe段：为纯弹性变形阶段，卸去载荷时，试样能恢复原状Es段：屈服阶段Sb段：强化阶段，试样产生均匀的塑性变形，并消灭了强化Bk段：局部塑性变形阶段二、刚度刚度金属材料抵抗弹变的力量指标：弹性模量EE=〔T/

£〔Gpa〕.〔或线形关系，正比〕ET刚度T肯定应力作用下弹性变形J三、强度指标①=F/So强度：强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的力量。

N/mm2〔MPa兆帕〕〔T=F/AoC――应力〔MPa;F——拉力〔N〕;S――截面积〔mm。常用的强度判据主要有屈服点、条件屈o服强度〔也称为规定剩余伸长应力〕和抗拉强度等。1、屈服点与条件屈服强度[]Cs〔屈服点〕，亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。[规定剩余伸长应力]:C 产生0.2%剩余伸长率时的应力。C =Fr0.2/Ar0.2 r0.2 o2、抗拉强度[]：C断裂前最大载荷时的应力〔强度极限〕bCY0.2强度意义：一般机械零件或工具使用时，不允许发生塑性变形，故屈服点Cs三、塑性指标材料产生塑性变形而不破坏的力量称为塑性。常用的塑性指标是断后伸长率S和断面收缩率。一般通过拉伸试验测定。1、断后伸长率断后伸长率是指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。用符号 S表示。1 05= L-L/L X1 02符号书表示：

0 书 =(A-A)/Ax0 1塑性直接影响到零件的成形及使用。现。衡量指标：冲击韧度ak(ak=Ak/Fk)aK值测定方法：一次弯曲冲击试验法，物理意义：试样在冲断时单位横截面积上所消耗的冲击功AK，单位为J/cm2。aK值越大，表示材料的冲击韧性越好。疲乏断裂：零件在交变载荷下经过长时间工作而发生低应力断裂的现象成为疲乏断裂。疲乏断裂过程：裂纹萌生、疲乏裂纹扩展、最终断裂。疲乏抗力指标：疲乏极限，又称疲乏强度，用表示。材料经过无限次应力循环不发生断裂的最大应力，即疲乏曲线上水平局部对应的应力值。承受不起所加载荷而突然断裂。缺陷；提高零件外表光滑度；对外表进展强化，喷丸处理等，可以提高材料的疲乏抗力。一、布氏硬度布氏硬度测量原理：承受直径为D的球形压头，以相应的试验力Fdd值后查表获得硬度值HB 表示用淬火钢球压头测量的布氏硬度值。适用范围：小于 450HBV——表示用硬质合金压头测量的布氏硬度值。适用范围： 450~650布氏硬度表示方法：符号HBS或HBV之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按挨次分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。布氏硬度特点：优点：测量数值稳定，准确，能较真实地反映材料的平均硬度；缺点：压痕较大，操作慢，不适用批量生产的成品件和薄形件布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属〔有色金属〕、硬度较低的钢〔如退火、正火、调质处理的钢〕布氏硬度数值通过布氏硬度试验测定。布氏硬度值是试验力除以压痕球形外表积所得的商。使用淬火钢球压头时用符号HBW/当F、D肯定时，布氏硬度值仅与压痕直径d的大小有关。

HBS使用硬布氏硬度习惯上只写出硬度值而不必注明单位，其标注方法是，符号HBS或HBW之前为硬度值，符号后面按挨次用数值表示试验条件。布氏硬度值的测量误差小，数据稳定，重复性强。二、洛氏硬度F定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用剩余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。氏硬度测量条件：洛氏硬度可以测量从软到硬较大范围的硬度值，依据被测对象硬度值大小不同，可用不同的压头和试验力，如下表。硬度符压头类型硬度符压头类型总试验力硬度范应用举例号F/N〔kgf〕588.4(60围HRA120金刚石圆锥°20~881.588mm淬火)980.7(10化钢等退火、正火钢，铝合金、铜合HRB 20~100钢球 0) 金、铸铁HRC120金刚石圆锥1471(15020~70淬火钢、调质钢、深层外表硬) 化钢洛氏硬度特点：优点：测量快速、简便、压痕小、硬度测量范围大 ，缺点：数据准确性、稳定性、重复性不如布氏硬度测定结果波动较大，稳定性较差，故需测试三点，取其算术平均值，一般不适宜测试组织不均匀的材料。三、维氏硬度136°的正四棱锥体金刚石压头以选定的试验力(49.03~980.7N)压入被测材验原理如课件中所示。维氏硬度的表示符号为HV5~1000HV标注方法与布氏硬度一样。值写在符号的前面，试验条件写在符号的后面。对于钢及铸铁的试验力保持时间为课堂小结力学性能小结

10~15s时，可以不标出。试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百断面收缩率塑性分比断后伸长率s断后标距的剩余伸长与原始标距之比的百分率布氏硬度HBS(HBW)球形压痕单位面积上承受的平均压力HRAHRB用洛氏硬度标尺的满程与压痕深度之差计算的硬硬度洛氏硬度HRC度值维氏硬度HV正四棱锥压痕单位面积上承受的平均压力韧性冲击吸取功A试样冲断所吸取的能量疲