材料的性能09184.ppt

1、1.7工程材料的性能,使用性能 工艺性能,性 能,工艺性能,使用性能,力学性能：强度、硬度、塑性、 韧性、疲劳强度,化学性能：抗氧化性和耐腐蚀性,物理性能：密度、熔点、导电性、 导热性、热膨胀性和 磁性,铸造性能、可锻性、可焊性、 切削加工性和热处理工艺性,1.7.1工程材料的力学性能,材料在外力作用下表现出来的各种性能。主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性和断裂韧性等。,强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。,二、强度：,、拉伸试样及拉伸实验,南山学院,、力伸长曲线,表示拉伸力与伸长量关系的曲线 。,oe段：直线、弹性变性,es段：曲线、弹性变形+塑 性变形,b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显

2、缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。,s s段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。,sb曲线：弹性变形+均匀塑性变形,南山学院,(2)屈服强度,s : 材料产生屈服现象时的最小应力,s = Fs/S0,Fs ：试样屈服时所承受的拉伸力（N）,3、强度指标,何为应力?,(1)弹性极限,e = Fe/S0,e : 材料能保持弹性变形的最大应力,Fe ：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）,(3)抗拉强度,指试样拉断前所承受的最大拉应力。,b = Fb/S0,当材料的内应力b时，材料将产生断裂。 b常用作脆性材料的

3、选材和设计的依据。,物理意义：是在于它反映了材料最大均匀变形的抗力。,b :材料的抗拉强度,Fb ：试样断裂前所承受的最大载荷（N） S0 ：试样原始横截面积（mm）,思考: 屈强比 ?,二、塑性,塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是伸长率和断面收缩率。,1、伸长率,2、断面收缩率,指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。,指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。,= (L1-L0)/L0 x 100%,L 1: 拉断后的标距长度。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 L0 : 试样的原始标距长度。,=(s0-s1)/s0 x 100%,s0

4、 :试件原始横截面积。s1 :断裂后颈缩处的横截面积。,思考: 金属材料的塑性对材料性能的影响 ?,三、硬度,1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。,2、硬度的试验方法 （1）布氏硬度 （2）洛氏硬度 （3）维氏硬度,1、布氏硬度试验（布氏硬度计）,原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。,一、布氏硬度,布氏硬度压痕,布氏硬度测试原理,2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。

5、如：120HBS 500HBW,3、布氏硬度的符号 用HBS、HBW表示,符号前面为硬度值,后面为试验条件。 如：150HBS10/1000/30 500HBW5/7500,5、测量范围 用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.,4、优缺点 （1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低,思考: 如何选择试验的载荷F和压球直径 D?,1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）,原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。,二、洛

6、氏硬度,2、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。,5、测量范围 用于测量淬火钢、硬质合金等材料.,4、优缺点 （1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。,3、洛氏硬度的符号 用HRA、HRB、HRC表示, 。 如：81.5HRA, 85HRB, 50HRC,1、维氏硬度试验,原理:用夹角为136的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。,2、维氏硬度值 用压痕对角线长度表示,符号前面为硬度值,后面为试验条件。 如：640HV。,

7、4、测量范围 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。,三、维氏硬度,3、优缺点 （1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2）可测成品与薄件（3）试样表面要求高，费工。,布氏硬度计,洛氏硬度计,第三节 冲击韧度,1、定义：抵抗冲击载荷而不被破坏的能力。,通常用冲击韧性指标aKV来度量。 aKV是试件在一次冲击实验时，单位横截面积上所消耗的冲击功AKV。aKV值越大，表示材料的冲击韧度越好。,2、冲击实验,冲击试样,南山学院,第四节 疲劳强度,以上几项性能指标，都是材料在静载荷作用下的性能指标。而许多零件和制品，经常受到大小及方向变化的交变载荷，在这种载荷反复作用下，材料常在远低于其屈服强度的应力下也发生断裂，这种现象称为“疲劳”。,疲劳断裂的原因一般认为是由于材料表面与内部的缺陷（夹杂、划痕、