金属的力学性能-强度

1、.,2-2 金属的力学性能,主讲：周长勇,.,课 前 复 习,1、什么是载荷？根据作用性质的不同可以分为哪些？根据作用形式的不同，又可以分为哪些？ 2、什么是内力？ 3、什么是应力？它的作用是什么？,.,2-2 金属的力学性能,.,一、力学性能,1、概念 金属材料必须具有的一种承受机械载荷承受机械载荷或不被破坏的能力，是在外力作用下表现出来的性能。 2、力学性能指标 强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等,这是重点 要熟记,.,二、强 度,1、概念 金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力，其大小用应力来表示。 2、类型 根据载荷的作用方式不同，分为： 抗拉强度强度指标拉伸试验测定 抗压强度

2、 抗剪强度 抗扭强度 抗弯强度,这是重点 要熟记,.,三、拉伸试验,1、拉伸试样 材料： 低碳钢塑性材料 铸 铁脆性材料 标准试样： 尺寸符合国标的试样 标距：等截面测试部分长度 L0=10d0；L0=5d0,有点难 要好好听啊,.,三、拉伸试验,2、力-伸长曲线（低碳钢拉伸试验） 低碳钢拉-伸长曲线（动画）,弹性阶段,屈服阶段,缩颈阶段,Fe,FeL,Fm,e,s,b,强化阶段,很重要的图 这是难点,.,三、拉伸试验,弹性变形阶段 Fe为发生最大弹性变形时的载荷。外力撤去，则变形完全消失。 屈服阶段 外力大于Fe后，试样发生塑性变形，当外力增加到FeL后，曲线为锯齿状，这种拉伸力不增加变形却

3、继续增加的现象称为屈服。FeL为屈服载荷。 工程上使用金属材料，除低碳钢、中碳钢及少数合金钢有屈服现象外，大多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料，不但没有屈服现象，而且也不产生“缩颈”。如铸铁等。 强化阶段 随着变形增大，变形抗力也逐渐增大，这种现象称为形变强化，Fm为试样在屈服阶段后所能抵抗的最大力。 缩颈阶段 当外力达到最大力Fm后，试样的某一直径处发生局部收缩，称为“缩颈”。 此时截面缩小，变形继续在此截面发生，所需外力也随之逐渐降低，直至断裂。,.,三、拉伸试验,低碳钢拉伸试验现象： 屈服： 颈缩： 断裂：,三. 塑性,常用 和 作为衡量塑性的指标。,伸长率：,材料在外力作用下，产生永

4、久变形而不引起破坏的能力。,断面收缩率:,良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。,4、硬度,定义：材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。 1)布氏硬度HB,布氏硬度计,压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。,120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。,布氏硬度压痕,表示方法：硬度值+HBS(HBW)+D+F+t,布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料

5、。 应用：适于测量退火、正火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬度。 材料的b与HB之间的经验关系： 对于低碳钢: b(MPa)3.6HB 对于高碳钢：b(MPa)3.4HB 对于铸铁： b(MPa)1HB或 b(MPa) 0.6(HB-40),2) 洛氏硬度,洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002 根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。,符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。,HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。 洛

6、氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。 缺点：测量结果分散度大。,1冲击韧度（冲击韧性）,AKU =mg（H1 H2）（J） a K = AKU/S （J/cm2）,材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。,第二节 动态时材料的力学性能,材料的a K值愈大，韧性就愈好；材料的a K值愈小，材料的脆性愈大 通常把a K值小的材料称为脆性材料 研究表明，材料的a K值随试验温度的降低而降低。 加载速度越快，温度越低，表面及冶金质量越差， a K在值越低。,标准冲击试样有两种，一种是形缺口试样，另一种是形缺口试样。它们的冲击韧度值分别以a KU和a KV。,TITANIC,建造中的Titanic 号,TITANIC的沉没与船体材料的质量直接有关,Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果,.,.,MH370,.,巩固练习,1、名词：力学性能、强度、屈服、缩颈 2、判断题：使用性能是指金属材料在使用条件下所能表现出来的性能。 （ ） 3、金属材料的性能包括 和 两方面 。 4、力学性能包括 、 、 、 及 、 。 5、强度的大小通常用符号 来表示，单位是 。 6、简述低碳钢拉伸试验中，拉-伸长曲线的4个阶段。,.,课堂小结,主要内容,力