第1章_工程材料的性能.ppt

1、第一章 工程材料的性能,工程材料的性能,材料的性能：用来表征材料在给定外界条件下的行为参量，包括使用性能和工艺性能。 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。 工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。,冲击载荷和交变载荷,第一节 材料的力学性能,载荷的大小和方向做周期性变化,一 定义 材料的力学性能：材料在载荷作用下所表现出来的特性。,对试样缓慢加载,二 力学性能指标 强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度等。,材料的力学性能：静载和动载力学性能。,三.拉伸试验,拉伸试样,拉伸试验机,长试样：L0=10d0 短试样

2、：L0=5d0,四.低碳钢拉伸应力应变曲线,常用拉伸试样(圆截面): 标距长度： L =10d 或5d 施加拉伸载荷P，记录PL曲线; 或(=P/A)(=L/L)曲线。,颈缩阶段：到k点发生断裂。,四个阶段：,弹性阶段：卸载后变形可恢复。,屈服阶段：变形迅速增大，材料 似乎失去抵抗变形的能力。,强化阶段：恢复抵抗变形的能力。,拉伸试样的颈缩现象,由-曲线定义若干重要的,弹性( elasticity ):金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。,强度(strength): 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。,塑性：,伸长率n:,材料在外力下，产生塑性变形而不断

3、裂的性能。,低碳钢，约 25%左右，约为 60%。,材料的力学性能（或机械性能）指标为：,五.硬度( hardness ): 是指材料抵抗其他更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 肖氏硬度HS,常用测量硬度的方法,(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ),(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ),适用范围:,450HBS;,650HBW;,测头是淬火钢球,测头是硬质合金球,(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ),符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及

4、载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。,(2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ),10HRCHBS,(3)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness ),适用范围:,测量薄板类 ;,HVHBS ;,(4)肖氏硬度 HS (drop hardness ),h,六.冲击韧性( notch toughness ):,材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。,冲击试验机,冲击试样和冲击试验示意图,试样冲断时所消耗的冲击功A k为:,A k

5、 = m g H m g h (J),冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位 截面积上所消耗的冲击功。,七.疲劳强度( fatigue strength ),（1）疲劳现象 零件在循环应力的作用下，即使工作时承受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，在经受一定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。,（2）疲劳强度-1( 疲劳极限 ) 表示材料经无数次交变载荷作 用而不致引起断裂的最大应力值。,钢材的循环次数一般取 N = 107,有色金属的循环次数一般取 N = 108,钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: -1 = (0.450.55) b,疲劳曲线,(3)提高疲劳极限途径,改善零件的结构形状； 降低表面粗糙度值； 采取表面强化,1943年美国T-2油轮发生断裂,八.比强度 ( sp