工程材料 第一章

工程材料第一章第1页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

一.定义:力学性能(机械性能)-----是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能.(材料抵抗外力的能力）二.指标:弹性、塑性、强度、韧性、硬度和疲劳强度等-----。第2页，课件共20页，创作于2023年2月第一章

拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线

拉伸试验机三.拉伸试验第3页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

拉伸试样的颈缩现象第4页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

低Ｃ钢、正、退、调质（中Ｃ，低、中C合金钢），某些Al合金及某些高分子材料具有上述曲线的全部（红线）；铸铁、陶瓷：只有弹性变形阶段（兰线）；中、高碳钢：没有屈服变形阶段（绿线）。第5页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

按外力作用方式种类:抗拉、抗压、抗弯、抗扭等。

(1)屈服强度：σs屈服点S材料在外力作用下开始塑性变形的最低应力。是设计和选材的主要依据之一

Ps

σs=MpaS0强度(strength):材料抵抗变形和断裂的能力.MPa屈服强度抗拉强度抗拉第6页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

(2)条件屈服强度(塑性变形量为0.2%)规定试样产生0.2％残余变形时的应力值.(3)抗拉强度：σb

P0.2σ0.2=(Mpa)

S0

Pbσb=(Mpa)S0⑸屈强比σs/σb:屈强比越小，工程构件的可靠性越高⑷.弹性极限σe

:不产生永久变形的最大应力．Pe

σe=(Mpa)S0第7页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率(percentagereductioninarea):ψ

S0–Sk

ψ=×100%S0(2)伸长率(延伸率)specificelongation:δ

Lk–L0

δ=×100%L0

δ<2~5%属脆性材科δ≈5~10%属韧性材料δ>10%属塑性材料第8页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

硬度(hardness):

是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。

布氏硬度HB洛氏硬度HR

维氏硬度HV显微硬度常用测量硬度的方法第9页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

布氏硬度

HB

特点：

平均、重复性好；压痕面积大，

适用于:未成品件；软质件。

HBS

–淬火钢球压头（≤450）；

HBW--硬质合金球压头（≤650）布氏硬度计

使用范围：第10页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

洛氏硬度

(Rockwllhardness)

操作简便、可直读；压痕小；用于：

HRA（120℃金刚石圆锥压头）—

硬而薄件。

HRB（φ1.588钢球压头）——

软质件。

HRC（120℃金刚石圆锥压头）—硬件：淬硬钢、工具钢…使用范围：

HRC20～67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。显微硬度（HM）:可测各组成相的硬度，用于组织研究。第11页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

§1-2动载时材料的机械性能

1、冲击韧性:材料抵抗冲击载荷的能力.

第12页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

第13页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

冲击功Ak:Ak=mgH–mgh(J)冲击韧性值ak：试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。

Ak

ak=(J/cm²)（akv、aku）S0影响因素：材料、T、试样大小、缺口形状等。

应用

——

汽车紧急制动；蒸汽锤；冲床等动载荷。

第14页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

2、疲劳强度：σ-1

疲劳：材料在交变应力作用下，在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。

疲劳占失效零件的70%以上，80%的断裂由疲劳造成。

疲劳极限：材料能承受的无数次（107～８）循环而不断裂的最大应力值。

疲劳曲线疲劳原因——划痕、内应力集中引起微裂纹扩展

影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹杂物、表面状态、残余应力等。

第15页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

本章重点

各种机械性能指标的物理意义、单位、应用：强度（σe、σb、σs）；塑性（ψδ）；硬度（HRB、HRC，HBS、HBW）冲击韧性ak；疲劳强度σ-1

。

第16页，课件共20页，创作于2023年2月金属材料的机械（力学）性能

h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计

洛氏硬度计第17