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1、05 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出第一章第一章 金属材料的性能金属材料的性能Performance of Metal Material金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的其他性能金属材料的其他性能http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出 第一节第一节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能一一、定义定义:力学性能是指材料在力的作用力学性能是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。下抵抗变形和开裂的性能。二二、指标指标:弹性弹性、塑性塑性、韧性韧性、强度、强度、硬度和疲劳强度等。硬度和疲劳强度等。http:/ 05 一月一月一月一月 2023
2、2023退退 出出三、拉伸试验三、拉伸试验拉伸试样拉伸试样拉伸试样拉伸试样拉伸试验机拉伸试验机拉伸试验机拉伸试验机http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出拉拉伸伸试试样样的的颈颈缩缩现现象象http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出四、拉伸图四、拉伸图bsehttp:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出讨讨 论论 题题adhttp:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出1.弹性弹性(elasticity):金属材料受外力作金属材料受外力作 用时产生变形用时产生变形,当外力去掉后能恢复当外力去掉后能恢复 到原来形状及
3、尺寸的性能。到原来形状及尺寸的性能。2.弹性变形弹性变形(elastic deformation):随载荷撤除而消失的变形。随载荷撤除而消失的变形。3.弹性极限弹性极限(elastic limit):Fe e 弹性极限载荷弹性极限载荷(N)e e =(M pa)S0 0 试样原始横截面积试样原始横截面积(mm2)http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出4.强度强度(strength):材料在载荷作用下抵抗材料在载荷作用下抵抗 变形和破坏的能力。变形和破坏的能力。(1)种类种类:抗拉强度、抗拉强度、抗压强度、抗压强度、抗弯强抗弯强 度度、抗剪强度抗剪强度、抗扭强度等。抗扭
4、强度等。(2)屈服强度屈服强度(yield strength):屈服点屈服点 S Fs s s s =(M pa)S0 0试样屈服时的载荷试样屈服时的载荷(N)试样试样原始横截面积原始横截面积(mm2)http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(3)条件屈服强度条件屈服强度(塑性变形量为塑性变形量为0.2%)(4)抗拉强度抗拉强度(tensile strength):试样在断裂前所能承受的最大应力。试样在断裂前所能承受的最大应力。F0.20.2 0.2 0.2 =(M pa)S 0 0 试样原始横截面试样原始横截面(mm2)试样产生试样产生0.2%残余塑性变残余塑性变 形
5、时的载荷形时的载荷(N)F b b 试样断裂前的最大载荷试样断裂前的最大载荷(N)b b=(M pa)S 0 0 试样原始横截面积试样原始横截面积(mm2)http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出四、塑性四、塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下是指材料在载荷作用下 产生塑性变形而不被破坏的能力。产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率断面收缩率(percentage reduction in area):是指试样拉断处横截面积是指试样拉断处横截面积S k k 的收缩量与原始横截面积的收缩量与原始横截面积S0 0之比。之比。S0 0-S k k =10
6、0%S0 0 http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(2)伸长率伸长率(延伸率延伸率)specific elongation:是指试样拉断后的标距伸长量是指试样拉断后的标距伸长量L k k与与原始标距原始标距L 0 0之比。之比。L k k L 0 0 =100%L 0 0 10%属塑性材料属塑性材料http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出五、硬度五、硬度(hardness):是指材料抵抗其是指材料抵抗其 他硬物体压入其表面的能力。他硬物体压入其表面的能力。布氏硬度布氏硬度HB 洛氏硬度洛氏硬度HR 维氏硬度维氏硬度HV 肖氏硬度肖氏硬度HS锉
7、刀法锉刀法常用测量硬度的方法常用测量硬度的方法http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(1)布氏硬度布氏硬度 HB(Brinell-hardness)布氏硬度计布氏硬度计 http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(1)布氏硬度布氏硬度 HB(Brinell-hardness)适用范围适用范围:v 450HBS;v 650HBW;http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(1)布氏硬度布氏硬度 HB(Brinell-hardness)符号符号HBS或或HBW之前的数字表示硬度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
8、体值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示表示直径为直径为10mm的钢的钢球球在在1000kgf（9.807kN）载荷载荷作用下作用下保持保持30s测得的测得的布氏硬度值为布氏硬度值为120。http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(2)洛氏硬度洛氏硬度 HR(Rockwll hardness)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度测试示意图洛洛氏氏硬硬度度计计10HRCHBS10HRCHBShttp:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(3)维氏硬度维氏硬度 HV
9、 (diamond penetrator hardness)适用范围适用范围:测量薄板类测量薄板类;HVHBS;http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出工工 件件(4)肖氏硬度肖氏硬度 HS(drop hardness)254mm2.5gh hhttp:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出(5)锉刀法锉刀法:一组硬度差为一组硬度差为5HRC的锉刀。例如的锉刀。例如:10HRC、15HRC、20HRC等。等。http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出六六、冲击韧性冲击韧性(notch toughness):材料在冲击载荷作用下抵抗破
10、坏材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。的能力。http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出冲击试验机冲击试验机冲击试验机冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图冲击试样和冲击试验示意图冲击试样和冲击试验示意图冲击试样和冲击试验示意图http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出试样冲断时所消耗的试样冲断时所消耗的冲击功冲击功A k k为为:A k k=m g H m g h(J)冲击韧性值冲击韧性值a k k 就是试样缺口处单位就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。截面积上所消耗的冲击功。AKK a k k =(J/cm)S0 0http:/ 05 一月一月
11、一月一月 20232023退退 出出七、疲劳强度七、疲劳强度(fatigue strength):表示材料经无数次交变载荷作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。用而不致引起断裂的最大应力值。http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出1943年美国年美国T-2油轮发生断裂油轮发生断裂http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出钢材的循环次数钢材的循环次数一般取一般取 N=107有色金属的循环次数有色金属的循环次数一般取一般取 N=108钢材的钢材的疲劳强度疲劳强度与与抗拉强度抗拉强度之间的关系之间的关系:-1=(0.45(0.450
12、.55)0.55)b bhttp:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出八、比强度八、比强度(specific strength):材料的强度值与密度值之比。材料的强度值与密度值之比。名称名称密度密度(g/cm3)强度强度(Mpa)比强度比强度纯铝纯铝2.7801003037纯铁纯铁7.871802802336纯钛纯钛4.540550090111http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出 第二节第二节 金属材料的其他性能金属材料的其他性能物理性能物理性能化学性能化学性能工艺性能工艺性能http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出本章的作业本章的作业 P 8 1.2.4.http:/ 05 一月一月一月一月 20232023退退 出出欢迎进入第二章学习内容欢迎进入第二章学习内容http:/