《金属材料的机械性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属材料的机械性能（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.1 金属材料的机械性能 四大工程材料： 钢铁 铝及铝合金 塑料 水泥1 1第二章 金属材料基础金属材料的性能包括： 机械(力学)性能 物理化学性能 工艺性能2 2第二章 金属材料基础机械(力学)性能: 在机械载荷（外力）作用下表现出来的特性 。主要指标有: 强度、塑性、硬度、冲击韧性( 度)、疲劳强度3 3第二章 金属材料基础 物理化学性能 主要指标有：密度、熔点、导电性、导 热性、热膨胀性、耐热性、耐腐蚀性等 。4 4第二章 金属材料基础 工艺性能加工成形的难易程度。 主要指标有：铸造性能、可锻性、可焊 性、热处理性和可切削性等 5 52.1金属材料的力学性能 一、强度和塑性拉伸试验（G
2、B6397-1986）6 6拉伸试样拉伸试样7 7低碳钢拉伸试验图分析 变形阶段的分析：oe段：弹性变形阶段。能恢复原来形 状和尺寸。呈线性规律。e点：弹性极 限点 es段：既有弹性变形，还有微量的塑 性变形。 当拉力增大到Fs时，即使拉伸力不增 加，试样却会继续伸长，这种现象称 为“屈服”。 S点：屈服极限点。 sb段：当拉力大于Fs时，试样产生大 量的塑性变形，直到拉伸力为Fb时， 试样横截面发生局部收缩，即产生“缩 颈”。 B点：强度极限点 bk段：由于局部产生“缩颈”，试样所 能承受的拉伸力迅速减小，直至拉断 （K点） 8 8N/mm2；MPa应变应变：试样单位长度上的伸长量试样单位长
3、度上的伸长量应力与应变概念应力应力：试样单位横截面上的拉力试样单位横截面上的拉力9 9低碳钢拉伸试验图1.强度指标，单位：MPa(N/mm2）b 抗拉强度 s 屈服强度(屈服点） 强度强度: : 材料在外力作用下，抵材料在外力作用下，抵 抗抗塑性变形塑性变形和和断裂断裂的能力的能力。（F）1010屈服强度和抗拉强度在工程上常用屈服强度屈服强度和和抗拉强度抗拉强度来表示金属材料的强度 指标。其计算公式为：屈服强度（屈服点）拉伸试样产生屈服现象时的应力 s=Fs /A0 ( MPa ) 抗拉强度拉伸试样在拉断前所承受的最大应力 b = Fb/ A0 ( M Pa )Fs试样产生屈服现象时所承受的最
4、大载荷,NFb-试样在拉断前所能承受 的最大载荷, NA0试样原始截面积,mm金属不能在超过其 s 、 b 的条件下工作。因此作为强度 设计的依据.11112. 塑性指标应用中：10试样 L0=10d05 试样 L0=5d0伸长率：试样拉断后,其标距 的伸长与原始标注的百分比.塑性塑性: : 材料在外力作用下，产生材料在外力作用下，产生 永久变形永久变形而不而不引起破坏引起破坏的能力的能力。1212断面收缩率:试样拉断后,缩颈处截 面积的最大缩减量与原 始横截面积的百分比说明：、值愈大，表明材料的塑性愈好。式中 A0试样的原始截面积，mm；A1试样拉断后,断口处横截面积，mm；缩颈 =（A0
5、A1）/A0100%13133、硬度硬度:是材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。或 者说是金属表面抵抗局部塑性变形的能力。 14143、硬度硬度是衡量金属软硬的指标。直接影响金属 材料的耐磨性，硬度越高，材料的耐磨性越好 。15153、硬度硬度的种类有 ：1、布氏硬度 用HB表示2、洛氏硬度 用HR表示16161. 布氏硬度HB用于测定软性材质（HBS450）测试原理图：HBS测定1717压头直径有三种:10mm、 5mm、 2.5mm载荷也有三种: 30000N、 7500N 、1870N 以淬火钢球为压头1818HB=F/SF：所加压力S：压痕表面积1919特点：优点：测量值较稳定、准确度较
6、洛氏硬度高缺点：测量费时，且压痕较大，不适合成品检验。 适用范围：用于测定软性材质（HBS450）如:灰口铸铁、软钢和非铁合金等。2020洛式硬度计图3、洛式硬度2121洛式硬度的定义：在初始试验力及总试验力（初始试验 力+主试验力）的先后作用下，将压头 （金刚石圆锥体或钢球）压入试验表 面，经规定时间后，卸除主试验力， 由测量的残余压痕深度增量来计算硬 度值，用HR表示。2222压头有三种: 120。金刚石压头、1.5875mm钢 球、 3.175mm钢球 主载荷有三种: 、60kg、100kg、 150kg 2323式中：K=100；金刚刚石压头压头 。K=130；淬火钢钢球压头压头 。
7、洛式硬度测量原理示意 图 0-0： 未加试验力时，压头与试件表面未接触 1-1： 加初试验力10kg时，压头从a压入至b 2-2： 加总试验力时，压头压入至c 3-3： 卸除主试验力，压头回复至d 保持规定时间： 测量残余压痕深度增量bd; 计算洛氏硬度值:F2424 根据压头和试验力的不同，常用的洛氏硬 度有三种： HRA：1200金刚石圆锥体，总试验力 60kg HRB：1.588mm淬火钢球，总试验力 100kg HRC：1200金刚石圆锥体，总试验力 150kg 应用最广2525特点： 优点 ：测试简便、迅速、因压痕小、不损伤零 件，适合成品检验。 缺点 测得的硬度值重复性较差，需在不
8、同的 部位测量数次。适用范围：用于测定硬质材质（2070 HRC） 如:淬火钢、调质钢等。2626三、冲击韧性定义：定义： 金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的 能力能力。其常用指标为-冲击韧度（ak ）2727用冲击试验测定冲击韧度ak 2828计算公式： ak =Ak/S(J / cm)用单位面积上的冲击功来表示ak冲击韧度 Ak冲断试样所消耗的冲击功，J;S试样缺口处的横截面积，cm。冲击值一般作为选材的参考，不直接用于强度计算。 试验表明：在冲击能量不大的情况下，金属材料承受多次金属材料承受多次 重复冲击的能力，主要决定于强度重复冲击的能力，主要决定于强
9、度，而不是要求过高的冲 击韧度。ak 值 对组织缺陷很敏感，因此，冲击试验在生产上用来 检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。2929四、 疲劳强度 金属材料在金属材料在无数次重复或交变载荷无数次重复或交变载荷的作用下而不致的作用下而不致 引起断裂的最大应力引起断裂的最大应力疲劳强度。疲劳强度。在机械零件中有许多零件在交变载荷的作用下工作 的。这种受交变应力的零件，发生断裂时的应力。远低 于该材料的屈服强度，这种破坏现象叫做疲劳破坏。据 统计，约有80%的机件失效都可归咎于疲劳破坏。金属材料所承受重复或交变载荷应力（）与其断裂 前的应力循环次数（N）有如图所示的疲劳曲线关系。3030疲劳曲线当应力降至某值后， 疲 劳曲线成为水平，即表示该材料可能经受无 数次应力循环而仍不发生 疲劳断裂，这个应力叫做 疲劳强度极限。用应力循环基数表示：钢为107非铁合金为1083131
