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1、工程材料第一章第1页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能一一.定义定义:力学性能力学性能(机械性能机械性能)-)-是指材料在力的作是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能用下抵抗变形和开裂的性能.(材料抵抗外力材料抵抗外力的能力）的能力）二二.指标指标:弹性弹性 、塑性塑性 、强度、韧性强度、韧性 、硬度和疲、硬度和疲劳强度等劳强度等-。第2页，本讲稿共20页第一章 拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线 拉伸试验机三三.拉伸试验拉伸试验第3页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能拉伸试样的颈缩现象第4页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能低钢、正、退、调质（中，低、中C合金钢
2、），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，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能 按外力作用方式按外力作用方式 种类种类:抗拉抗拉、抗压、抗压、抗弯抗弯 、抗扭等。抗扭等。(1)(1)屈服强度：屈服强度：s s 屈服点屈服点 S S 材料在外力作用下开始塑性变形的最低应力。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 PsPs ss=M pa =M pa S S0 0强度强度(strength):(strength):材料抵抗变形和断裂的能力材料抵抗变形和断裂的能力.M
3、Pa.MPa屈服强度抗拉强度抗拉第6页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能 (2)(2)条件屈服强度条件屈服强度(塑性变形量为0.2%)规定试样产生规定试样产生0.20.2残余变形时的应力值残余变形时的应力值.(3)3)抗拉强度：抗拉强度：b b P P0.20.2 0.20.2=(M pa)(M pa)S S 0 0 P bP b b=(M pa)b=(M pa)S S 0 0屈强比屈强比s s/b b:屈强比越小，工程构件的可靠性越高屈强比越小，工程构件的可靠性越高.弹性极限弹性极限 e e:不产生永久变形的最大应力 Pe Pe ee=(M pa)(M pa)S S0 0第7页，本讲
4、稿共20页金属材料的机械（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)(1)断面收缩率断面收缩率(percentage reduction in area):(percentage reduction in area):S0Sk=100%S0(2)(2)伸长率伸长率(延伸率延伸率)specific elongation:specific elongation:L Lk k L L 0 0 =100%=100%L L 0 0 10%属塑性材料属塑性材料第8页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能硬度硬度(hardness):(hardnes
5、s):是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。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，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能 v 布氏硬度布氏硬度 HBHB特点：特点：平均、重复性好；压痕面积大，适用于:未未成品件；软质件。HBS HBS 淬火钢球压头（450450）；HBWHBW-硬质合金球压头（650650）布氏硬度计v使用范围：第10页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能v 洛氏硬度洛氏硬度(Rockwll hardness)(Rockwll hardness)操作简便、可直读；压痕小；用于：用于：v H
6、RAHRA（120120金刚石圆锥压头）硬而薄硬而薄件。v HRBHRB（1.588钢球压头）软软质件。v HRCHRC（120120金刚石圆锥压头）硬硬件：淬硬钢、工具钢 使用范围：HRC 20HRC 206767v 维氏硬度（维氏硬度（HVHV）金刚石正四棱锥压头，精确，但操作复杂，用于科学试验。v 适于各种硬度值的测量；压痕小。v显微硬度（HM）:可测各组成相的硬度，用于组织研究。第11页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能 1-2 1-2 动载时材料的机械性能动载时材料的机械性能 v1、冲击韧性:材料抵抗冲击载荷的能力.第12页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能第13页，
7、本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能冲击功冲击功Ak:Ak:Ak=mgHmgh(J)冲击韧性值冲击韧性值akak：试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。A A k k ak=(J/cm ak=(J/cm)（akvakv、akuaku）S S0 0v影响因素影响因素：材料、T、试样大小、缺口形状等。v应用应用 汽车紧急制动；蒸汽锤；冲床等动载荷。第14页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能v 2、疲劳强度：-1-1 v疲劳疲劳：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
8、成。v 疲劳极限疲劳极限：材料能承受的无数次（107）循环而不断裂的最大应力值。v疲劳曲线 v疲劳原因 划痕、内应力集中引起微裂纹扩展 v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，本讲稿共20页金属材料的机械（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（e、b、s）；塑性（）；硬度（HRB、HRC，HBS、HBW）冲击韧性ak；疲劳强度-1 。第16页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能h1-h0洛氏硬度测试示意图洛洛氏氏硬硬度度计计 洛氏硬度计第17页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能维氏硬度计（HV）第18页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能第19页，本讲稿共20页金属材料的机械（力学）性能欢迎进入第二章学习内容欢迎进入第二章学习内容第20页，本讲稿共20页