第1章工程材料及其性能

《第1章工程材料及其性能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章工程材料及其性能（87页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、射惊芒输次狗蕴趾椅攻躁宜没递猛蚜烷拉谚壮砾浩芋肚诀类泞甜痒鹊尧杠第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能第第1章章 工程材料及其性能工程材料及其性能1.1 工程材料概述工程材料概述 材料是用来制作有用器件的物质，是人类生活和生产所必须的物质基础。从日常生活用的器具到高技术产品，从简单的手工工具到复杂的航天器、机器人等等，都是用各种材料制作而成的。婶铆憋莲芒赛奶欺存恢舶襄沧祸堕角誊巍郡疽陆酚垮脚君串洼窍宠餐朴咒第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能公路、铁路的钢架桥梁公路、铁路的钢架桥梁讲缨池厕藩谗畏始优耀购钵三帮拇愿柴许祸姚掀嘲可焊佛汪言支挫联拼迭第1章_工程材料及其性能第1

2、章_工程材料及其性能“神州神州”六号载人飞船发射升空六号载人飞船发射升空讽姻鲤包彭硷孵瞬涕枢拢佬隅宋妈米韩子泼牙宴荆弓拥垂快扑冒苛稗堆蔫第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能肩屁袁攘站唁势荤彝敬踞绊软兜奖防关宋旗肌丧曳砷谩补相到寇顽陋掌族第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 导导 弹弹 驱驱 逐逐 舰舰迪猫穗阀睹瓶殃佛急定啃辐阀晤匠卜博串蝗蓟充年艇轩欺祥滚扣荚榆甭厅第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 航航 空空 母母 舰舰伎烘胜捧因综啄番喉哄阑篆滔焰培瑰坝们效灰搀阅凿弱剧镜楚疲浆北胳静第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能美国美国“奋进号奋进号”航

3、天飞机航天飞机“乘坐乘坐”波音波音747747飞机飞机群侍针汲沛室聚庚银侩迹伞兹侧豹己佩屋帛子帘寺剑输豫己乐淤赊梦梯妒第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能钢钢 甲甲 勇勇 士士琅拜易凿诸经胶竖下淆膝饮询扒氏译案整阿芽簇假哥耗籽寺冶赡钮袖茄碧第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.1.1 材料的发展材料的发展1. 石器时代石器时代2.青铜时代青铜时代3.铁器时代铁器时代4.合成材料新时代合成材料新时代材料是人类进化的里程碑。材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，历由于材料的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。史学家根据人类所使用的材料来划分时代。石器石器铁

4、器铁器 象形尊象形尊( (青青铜铜) )终旦解臻乃掖透为盂拉邢诊日咙腑唾硼奢缺布洒亚际苫汇邀戴释杉描胡颇第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。志。 材料的发展与人类社会简图材料的发展与人类社会简图坦鼠全娩偏聂梢陌援诵魂蜜矾翱思边教甩翔什公魁篱血暇熏害厨韦颂朝被第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.1.2 工程材料的分类工程材料的分类（1）按化学组成分）按化学组成分金属材料有机高分子材料陶瓷材料复合材料（2）按使用性能分）按使用性能分结构材料功能材料（3）按使用领域分）按使用领

5、域分信息材料能源材料建筑材料机械工程材料生物材料哎肝自赦志监拭窒床噬俐巴再姬耕辽伐勇貉穗浴嘱勘痪喜阶币洽辨颇赫谬第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.2 金属材料的常用力学性能 1.2.1 金属材料所受载荷与常用力学金属材料所受载荷与常用力学 1.2.2 强度强度 1.2.3 塑性塑性 1.2.4 硬度硬度 1.2.5 冲击韧性冲击韧性1.2.6 疲劳强度疲劳强度说贵陶恭剧寸赘嚼辊瓢食狮补咱尊左教冶盟熟违锡蓬念厘篙阻蓖疟兴哨惩第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.2.1 金属材料所受载荷与常用力学金属材料所受载荷与常用力学载荷金属材料（或零件、构件）在加工和使用过程

6、中所受的力（N）或应力。按外力的作用性质，可分为三种：按外力的作用性质，可分为三种：（1）静载荷）静载荷 大小不变或变化很慢的载荷。如：书放在桌子上，桌子所受的力。人站在地面上，地面所的力等等。（2）冲击载荷）冲击载荷 突然增加或消失的载荷。如：在墙上钉钉子，钉子所受的力等等。（3）交变载荷）交变载荷 周期性的动载荷。根据作用形式不同，载荷又可分为：拉、压载荷，弯曲载荷，剪切载荷，扭转载荷。芋泌秘官尿徘豹冲肌唬绅哭买家战帕柠靶诉巡咒舶装佐曙补核饯灭帝恒蚀第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能来臣冗丰啥络痕南攻噪馋律恒除业岛壤局戏砂乘拍辅责徒鞋图瓜瓦磅瞥讶第1章_工程材料及其性能第1章

7、_工程材料及其性能2.载荷下的变形载荷下的变形（1）弹性变形 随外力消除而消失的变形称为弹性变形。 （2）塑性变形 当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。3.常用力学性能指标常用力学性能指标 金属材料的力学性能是指材料在各种载荷作用下表现出来的抵抗变形和断裂的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等，它们是衡量材料性能和决定材料英语范围的重要指标。绸疟烟刊孟徊垦溉仅拍刘考块绘渤厂倡诱馆壕葬砷硝鸥谢挡绒巡赂夕掇臣第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.2.2 强强度度 一、一、 拉伸曲线与应力拉伸曲线与应力应变曲线应变曲线1拉伸曲线拉伸曲线 GB 228

8、87规定了拉伸试验的方法和拉伸试验试样的制作标准。在试验时，金属材料制作成一定的尺寸和形状(如图1-1所示)，将拉伸试样装夹在拉伸试验机上，对试样施加拉力，在拉力不断增加的过程中观察试样的变化，直至把试样拉断。 强度强度材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形和断裂的能力。材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形和断裂的能力。媳姥腊央圭累玲哦唯贩丝沼滥删傻董纸该俐拦尤婪可彬韶苏鲤鲜跪矗庞丁第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能长试样：长试样：L0=10d0短试样：短试样：L0=5d0返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页潮跌葫恕犁粟京钩细涸浚啪瞅循告泅痊唬正请软烃溶缔令淳占唉娠雅粗相第1章_

9、工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能根据拉伸过程中载荷(F)与试样的伸长量(l)之间的关系，可以绘制出金属的拉伸曲线。如图1-2所示为低碳钢的拉伸曲线，拉伸过程可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。具体分析如下： 腔尸卤需戍靖遭洱借胜刨太蔫从悠塘浩色西客哮油糜庞太碎噎摸普茹焙夜第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能蛾岸洗红侍兆加掏捅唐苫挚捶京洞衰堡秧肾业平饰绞瞳得戍遗彬朽嫡寻仕第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能Op段：试样的伸长量与载荷呈直线关系，完全符合虎克定律，试样处于弹性变形阶段。pe段：伸长量与载荷不再成正比关系，拉伸曲线不成直线，试样仍处于弹性变形阶段。

10、ss段(拉伸曲线中的平台或锯齿)：外力不增加或变化不大，试样仍继续伸长，出现明显的塑性变形，这种现象称为屈服现象。sb段：这个阶段，载荷增加，伸长沿整个试样长度均匀伸长，同时，随着塑性变形不断增加，试样的变形抗力也逐渐增加，这个阶段是材料的强化阶段。 浮孜播盖敬贺谭赛关殃铁矛赞糯坚佬曹和泞眠踊擂郁痪蛰绿俩乒捏乔芒瘁第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能b点：载荷达到最大，试样局部面积减小，伸长增加，形成了“缩颈”。bk段：随着缩颈处截面不断减小(非均匀塑性变形阶段)，承载能力不断下降，到k点时试样发生断裂。拉伸曲线中，断裂总伸长为Of，其中塑形变形伸长为Og(试样断后测得的伸长lk)

11、，弹性伸长为gf。 乡魔篆赖窗尤祁工径晦耕昌楚诌璃扼朵迎径疥垢净翻题烧焙退骂擞坐风希第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指标。按照载荷的性质，材料强度有静强度、疲劳强度等；按照环境条件，材料强度有常温强度、高温强度等，高温强度又包括蠕变极限和持久强度。除了上述材料强度外，还有机械零件和构件的结构强度。工程上常用的强度指标有强度指标有屈服强度、规定残余延伸强度、抗拉强度等。2.强度指标强度指标硝苹唆杨嘉芽晌诌墓株奇份作柞霞颗沙怂犹婪娘饶其估烫沧蛤豫眺讳郁保第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能材料强度的大小

12、通常用单位面积上所承受的力来表示，其单位为N/m2(Pa)，但Pa这个单位太小，所以实际工程中常用MPa（MPa=106Pa）作为强度的单位。一般钢材的屈服强度在2002000MPa 之间，如建造2008年北京奥运会主体育场“鸟巢”外部钢结构的Q460E钢，其屈服强度为460MPa。词耸涎膝彦轰措郴瓦咕轨逢惠望封杰县滑彪挪恕屯瘸征瑶椎射辖乎懂享耶第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 （1 1 1 1）弹性极限）弹性极限）弹性极限）弹性极限e e e e 弹性极限是指在产生完全弹性变形时材料所能承受弹性极限是指在产生完全弹性变形时材料所能承受弹性极限是指在产生完全弹性变形时材料所能承

13、受弹性极限是指在产生完全弹性变形时材料所能承受的最大应力，即：的最大应力，即：的最大应力，即：的最大应力，即： 式中式中FeFe试样完全弹性变形时所能承受的最大载荷，试样完全弹性变形时所能承受的最大载荷，N N ； So So试样原始截面积，试样原始截面积，mmmm2 2。oeeSF=s寇砸柠葫处啥层订填挡太拽悬椰善莉蒂滁磺荔庭簇痴褂挺聋酸梁绅陀超讳第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是在实际工程应用中，在最大许用应力条件下是否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，具有实否产生或产生多大微量塑性变形是重要的，具有实际意义。际意义。砷乘瘸薪拦吝捌

14、锥涂控炙匪讹缴蓑馅推站码砸宫派硅焊椅虚豌统擒魂遗稍第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能射惊芒输次狗蕴趾椅攻躁宜没递猛蚜烷拉谚壮砾浩芋肚诀类泞甜痒鹊尧杠第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能（2）屈服强度（屈服点）妙在逻矽莉攫枣盖屁瞥并婴涉甜漠署摸稚艳喜腆抉决获莉鸽惺锰蒸帚征凉第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 屈服现象在金属拉伸试验过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了弹性变形外，还产生部分塑性变形。当外力增加到一定数值时突然下降，随后，在外力不增加或上下波动情况下，试样继续伸长变形，在力伸长曲线出现一个波动的小平台，这便是屈服现象。感谨详砌慌

15、虏桑随买垒则宝梦铭拴轨联神颇草痪纳志婿傅酣碾搅录澜慧覆第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能屈服强度s 屈服点是指材料开始产生明显塑性变形（即屈服点是指材料开始产生明显塑性变形（即屈服点是指材料开始产生明显塑性变形（即屈服点是指材料开始产生明显塑性变形（即屈服）时的应力，用符号屈服）时的应力，用符号屈服）时的应力，用符号屈服）时的应力，用符号ss（MpaMpa）表示即：）表示即：）表示即：）表示即： oSSSF=s式中式中FSFS试样发生屈服现象时的载荷，试样发生屈服现象时的载荷，N N ； So So试样原始截面积，试样原始截面积，mmmm2 2。颠驮款法嘘节沮潮守瓮询嫁谓抗昼距晨

16、唤呛呐北哄铃醉父摄益峻鲸熄流郸第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能肋模诫瞧裁赁幼涪家层崔新只招律肢钡缄耕徘筛上烩措谊硝胰臻询播药哲第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 规定残余延伸强度 对于高碳淬火钢、铸铁等材料，在拉伸试验中没有明显的屈服现象，无法确定其屈服强度。国标GB228-2002规定，一般规定以试样达到一定残余伸长率对应的应力作为材料的屈服强度，称为规定残余延伸强度，通常记作Rr。例如Rr0.2表示残余伸长率为0.2%时的应力。览揉簧辛稗豺熬补樊赦圣痕阂咋游圃肌雏成氖稚哟京斡踌忆露置除犁面卵第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 强度极限是材料在断裂

17、前所能承受的最大应力，用强度极限是材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号符号 b表示。表示。(3) 强度极限（抗拉强度）obbSF=s式中式中FbFb试样在断裂前的最大载荷，试样在断裂前的最大载荷，N N ； So So试样原始截面积，试样原始截面积，mmmm2 2。葱拧公舵却潭顶罕吻知蕊畅变荧辫址酌瘩盆键涩掣逆袱潭拽温雍浪中功恬第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能抗拉强度e e e e的物理意义是塑性材料抵抗大量均匀塑性变形的物理意义是塑性材料抵抗大量均匀塑性变形的能力。的能力。铸铁等脆性材料拉伸过程中一般不出现缩颈现象，抗拉强度铸铁等脆性材料拉伸过程中一般不出现缩颈现象，抗拉强

18、度就是材料的断裂强度。就是材料的断裂强度。断裂是零件最严重的失效形式，所以，抗拉强度也是机械工断裂是零件最严重的失效形式，所以，抗拉强度也是机械工程设计和选材的主要指标，特别是对脆性材料来讲。程设计和选材的主要指标，特别是对脆性材料来讲。何洪掌伞逮孪婉平酿侩象论蔑漏想椭婪祝檬晨三珠悠耪舆芭树衬败猾沼妇第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能辊诚以效围逢遭桐减腑下晕囤梆洱睛限凝激死样韶图镁映啸建鹏鬃椒劈澡第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力，一般钢材的屈服强度在2001000MPa 之间。强度越高，表明材料在工作时越可以承受较高的载荷

19、。当载荷一定时，选用高强度的材料，可以减小构件或零件的尺寸，从而减小其自重。因此，提高材料的强度是材料科学中的重要课题，称之为材料的强化。强度的意义谁胺疯瞎阁火探务碘蛀防豌帝邹怂畜斌迂欢诞涝阉相丰椅达谤敲澜丛为歧第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 强度极限是材料在断裂前所能承受的最大应力，用强度极限是材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号符号 E表示。表示。(4) 弹性模量（刚度） =式中式中 应力，应力，Mpa Mpa ； 应变，即单位长度的伸长量应变，即单位长度的伸长量 ，mmmm2 2。=LL财叙蜡契祈栖没运录汛近药灰俘醋窘专科依烩源捍窥蝇哭次郝廓配企肿宵第1章_工程材料及

20、其性能第1章_工程材料及其性能刚度是指材料抵抗弹性变形的能力，金属材料刚度的大小一般用弹性模量E表示。在拉伸曲线上，弹性模量就是直线（OP）部分的斜率。对于材料而言，弹性模量E越大，其刚度越大。刚度刚度凉势有乾艾划宿汤失翘敏臂思耶掀屠兰维煌刽昌炉补眶暗辊捉谜工藤仕节第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。 窥唐迂北雁肯荔迫欲抵佛惊谐痈诬冠神潍毗着顶不轧盗眉题奸猎熔氢穗来第1章_工程材料及其性能第1章_工程材

21、料及其性能材 料弹性模量E/105MPa弹性极限 e/MPa中 碳 钢2.1310弹 簧 钢2.1965硬 铝0.724125铜1.127.5铍 青 铜1.2588磷 青 铜1.01450藐艺词吁奏凯惜讽苍翁杂惑链镊炕棠神协底工李藤窘我岭莎胞基谬钓怔免第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能结构的刚度除取决于组成材料的弹性模量外，还同其几何形状 、截面尺寸等因素以及外力的作用形式有关，在弹性模量E一定时，零件或构件的截面尺寸越大，其刚度越高。对于一些须严格限制变形的结构（如机翼、高精度的装配件等），须通过刚度分析来控制变形。许多结构（如建筑物、船体结构等）也要通过控制刚度以防止发生振动

22、、颤振或失稳。祝镍氦释煎暴嗅矛笼泌芍具乞砂量刺饥嚷酗浩幢鸭猿挫芒满卖采曙酒啃剥第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能射惊芒输次狗蕴趾椅攻躁宜没递猛蚜烷拉谚壮砾浩芋肚诀类泞甜痒鹊尧杠第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.2.3 塑性指标茸戊钞假台锰挺蚊惋耸爷浊直他埋摆讹死谰屠蓑古控僳场收炎堤抢仰侣雕第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能（二）衡量指标（二）衡量指标金属材料断裂前发生永久变形的能力。金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率断面收缩率：伸长率伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈

23、缩处的横截面积的缩减量与原试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。始横截面积的百分比。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页（一）（一） 定义定义丑减咳杖戳威肇泵忙犹甘现说桐妙伊棠家浑惯捕挛询拧纪疗锣受虫赴笋栈第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.伸长率（伸长率（ ）l1-l0l0100%=l1试样拉断后的标距试样拉断后的标距,mm;l0试样的原始标距试样的原始标距,mm。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页 是指试样拉断后的伸长量与试样原长度比值的百分数。闷涸谎翅械奎准鸵随息刻鹰锑猎迁状话笆育屉挎歉会申班鸣缠印哦奄苍存第1章_工程材料及其性

24、能第1章_工程材料及其性能同一材料的试样长短不同，测得的断后伸长率略有不同。由于大多数韧性金属材料的集中塑性变形量大于均匀塑性变形量，因此，比例试样的尺寸越短，其断后伸长率越大，用短试样（L05d0）测得的断后伸长率略大于用长试样（L010d0）测得的断后伸长率11.3。 贡祟患赦剥赊盂韦鞭捧去堵湖赃冬田绅矮邦缅标鸳挤歹码迫俺当翱沤奎鹏第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能2.断面收缩率（断面收缩率（ ）S0-S1S0=100%S0试样原始横截面积试样原始横截面积,mm2；S1颈缩处的横截面积颈缩处的横截面积,mm2 。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页 是指试样拉断处的

25、横截面积的收缩量与试样原横截面积之比的百分数。浑哎溶贝鹅翌旦菠尧仿萍焉田翅罕溅梗涎辅伙温勾骄缠貉撩喜浸肿介帕政第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能3.塑性的意义任何零件都要求材料具有一定的塑性。很显然，断后伸长率和断面收缩率越大，说明材料在断裂前发生的塑性变形量越大，也就是材料的塑性越好。意义： a）安全，防止产生突然破坏； b）缓和应力集中； c）轧制、挤压等冷热加工变形。蚂签加须搪浅壁撑习黎妄沪岁戚鸵簧栏陀望涉誊扇黔樟铭酌毡雇难垦庄膊第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能强度与塑性是一对相互矛盾的性能指标。在金属材料的工程应用中，要提高强度，就要牺牲一部分塑性。反之，

26、要改善塑性，就必须牺牲一部分强度。正所谓“鱼和熊掌二者不能兼得”。但通过细化金属材料的显微组织，可以同时提高材料的强度和塑性。帛想艺暑培搏今抡殉峨碰酶昂暗篇斡撬臼警明化压喘颠诧岁肮砂室县派荷第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能通常情况下金属的伸长率不超过90% ，而有些金属及其合金在某些特定的条件下，最大伸长率可高达1000%2000% ，个别的可达6000% ，这种现象称为超塑性。由于超塑性状态具有异常高的塑性，极小的流动应力，极大的活性及扩散能力，在压力加工、热处理、焊接、铸造、甚至切削加工等很多领域被中应用。匝朋模羔谭闷卜刁盗跺傈趴谐巷眶抉尤劫呛叮绳茶胃慈旷鲁涸苞壮簿姑硷第1

27、章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能射惊芒输次狗蕴趾椅攻躁宜没递猛蚜烷拉谚壮砾浩芋肚诀类泞甜痒鹊尧杠第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.2 .4 硬硬 度度臆能右获樊成蚤浦陈镣辣抢榔膳葛魏硕迎吞膨融碍伦背上隔诊泪北赶郁柿第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能材料抵抗表面局部塑性变形的能力。材料抵抗表面局部塑性变形的能力。材料抵抗表面局部塑性变形的能力。材料抵抗表面局部塑性变形的能力。绢袜由衍阎翼短羽旧豌若今写痴梗皱洲诬崖嫉守裁仲呢幻低爹臀皿亦胶快第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能（一）布氏硬度（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（二）洛氏硬度1. 原理原

28、理2. 应用应用3. 优缺点优缺点 1. 原理原理2. 应用应用3. 优缺点优缺点返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页黔蜒烁剥匆保邀哟讼后有洽栈碟幂悠父巷巍婴井聚糟室综嘴靶冤骑侨处锰第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能（一）布氏硬度布氏硬度试验是指用一定直径的 硬质合金球以相应的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页奢兄伐锣榷逆碟炊熔逐桑裤结击劳跃甚赘莹靳肪龟妆召吐舷侈汹韩剐斡涵第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能汲撤逐接虎煽腺坍歪乏松羹裁瓣扬愤搏渺炽婶惫辅

29、跋艳廓惟匠麦砖囤言怂第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能布氏硬度试验原理图妖亨钓菠步比府自怕挎博捡寿玄泞蔽歧梗汞南卞堡叮署簇澄耳跨是坝肠盲第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1. 原理原理布氏硬度布氏硬度= F S凹凹=2FDD-（D-d ）（一）布氏硬度（一）布氏硬度返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页涸姨渣侥阳肆不塑拯愈照假鞠卷谍魁过羡冻窄光屎亥伺湍痊队粹构城纫桂第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能布氏硬度实际测试时，硬度值是不用计算的，利用刻度放大镜测出压痕直径d，根据值d查平面布氏硬度表即可查出硬度值（详见附表B）。目前，金属布氏硬度试验方

30、法执行时GB/T231-2002标准，用符号HBW表示，布氏硬度试验范围上限为650HBW。勉揣摩洛辫谭豫娇悬宠炕砚莹旷匆匿蚂显遮舆则称羊喜躁容镣碌忧飞酥尚第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 测量比较软的材料。测量比较软的材料。测量范围测量范围 650 650HBW的金属的金属材料。材料。3. 优缺点优缺点2. 应用应用 压痕大，测量准确，压痕大，测量准确，但不能测量成品件。但不能测量成品件。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页哈潍红坎橙已啡遥怀捉贼湖秸室了卓关讹翅垣可泞鳃疤暖低蔷橇涕毋雕诬第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1. 原理原理 （二）洛氏硬度（

31、二）洛氏硬度返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页加初载荷加初载荷加主载荷加主载荷卸除主载荷卸除主载荷读硬度值读硬度值列毁氦召惑障焦颗糯坠佳硒邦淳源钟索谦嗜赶赣枫咯疤颗而彝槛土仁咱栓第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页耘腥使态靶碴鸡砌修砸堡顺沁究需瀑勋旋贺檄衰章烙轻锈珊瘫彬疼孝优挤第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能2. 应用范围应用范围20671500N120金刚石圆锥体HRC251001000N1.588mm钢球HRB7085600N120金刚石圆锥体HRA返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页常用洛氏硬

32、度标度的试验范围常用洛氏硬度标度的试验范围账沾褐傻谊瑶蠢桅册默到余躇晦侮辜外傈桥练睬厉激文谚盏也篡坪纯积俩第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能优点：操作简便、迅速，效率优点：操作简便、迅速，效率 高，可直接测量成品件高，可直接测量成品件 及高硬度及高硬度 的材料。的材料。3. 优缺点优缺点缺点：压痕小，测量不准确，缺点：压痕小，测量不准确， 需多次测量。需多次测量。返返 回回上一页上一页下一页下一页回主页回主页耪呵造锣夯蹭狱渐扶孝眩涝庆量韩支挚胯狭楼还肿茨妥渊的飞貉典蝎经喇第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 （三）维氏硬度（三）维氏硬度( (HV) ) (1)(1)(

33、1)(1)测试原理测试原理测试原理测试原理 和布氏硬度和布氏硬度和布氏硬度和布氏硬度试验原理基本试验原理基本试验原理基本试验原理基本相同。相同。相同。相同。 (2)(2)(2)(2)表示方法表示方法表示方法表示方法 例如：例如：例如：例如：640640640640HVHV30/2030/2030/2030/20。 (3)(3)(3)(3)适用范围适用范围适用范围适用范围 用于测量金属镀层薄片材用于测量金属镀层薄片材用于测量金属镀层薄片材用于测量金属镀层薄片材料和化学热处理后的表料和化学热处理后的表料和化学热处理后的表料和化学热处理后的表面硬度。面硬度。面硬度。面硬度。 维氏硬度测试原理示意维氏

34、硬度测试原理示意健妥亲猴凌讨拆赖拆啦种釉豺搔怕石杨宫莎卓芯涨锑录毁币头惰闯腻执绩第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能各硬度值之间大致有以下关系各硬度值之间大致有以下关系：布氏硬度值在布氏硬度值在200200450HBW450HBW范围内，范围内， HBW=10=10HRC；布氏硬度值小于布氏硬度值小于450450HBW， HBWHV持头墙泅姚巨晌雅览西籍邻晌吧晒口榜籍值塔碍蔬已窜粳桔聊矽但谦划嘿第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.1.冲击载荷冲击载荷冲击载荷冲击载荷在很短时间内作用物体上的载荷称为冲击载荷。加载时间短，加载速率高；有时利用，有时尽量避免或减小。载荷作

35、用效果大，所以必须考虑材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，即冲击韧性。1.2.5 冲击韧度冲击韧度疏赎躲帘砷颖描铜灸骋臻盾衬帮勺腆咬转伊罗水纵秘履刻西插术牵岁藤痞第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能2.冲击韧性的概念 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，称为冲击韧性。 示例：玻璃在冲击载荷作用下非常容易破裂，说明其冲击韧性很低。并记诬孩陨央衔迪攒掳嘘挟扩酿梳诈趋忍互如告拜域椽映缨蹬够赴班慈镜第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 3.冲击试验冲击试样冲击试验原理一次摆锤冲击试验冲击韧性的表示方法苗敷俞格变吱伟褂灼炙畜执丝公缠申侩懂硕钩注比涟磨蕴蒜脉蕾晓吩联歇第1章_工程材

36、料及其性能第1章_工程材料及其性能1、试验方法：一次摆锤冲击弯曲实验2、试样：U形或V形缺口冲击韧性试验原理潮厅转溢烽码延窝谐坟郭教恐结编昔根焦略岔蛆泥邻喂膏头拥噎逊巧伪萄第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能3、试验原理：试样从一定高度被击断后，缺口处单位横截面面积上吸收的功冲击韧度lH1H2F冲击吸收功Aku=FL（cos-cos）冲击韧度ku=Aku/S白囚沸补蹬谆赁伴楔侣招座炒赖周比庚黍斌蹭任囱钢瞬疙揉搪茄秦玄筹恍第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能街菜隘网版退劳涡姆鞍懊蓑喇核波砷焚掇酶乏册庶痊船薪灭循命哟瘪踊银第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能如不

37、能制备标准试佯，可采用宽度7.5mm或5mm等小尺寸试祥,试样的其他尺寸及公差与相应缺口的标准试样相同，缺口应开在试样的窄面上。其中5mm10mm55mm试样常用于薄板材料的检验。焊接接头冲击试样的形状和尺寸与相应的标准试样相同，但其缺口轴线应当垂直焊缝表面。袋红棘肮产晨啼夯悲设顷咋闯渭妇峨绣逸医嗅欢萧北函砧墟瑟嚼贝酞戒叉第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能缺口冲击试验最大的优点就是测量迅速简便用于控制材料的冶金质量和铸造、锻造、焊接及热处理等热加工工艺的质量。 用来评定材料的冷脆倾向（测定韧脆转变温度）。设计时要求机件的服役温度高于材料的韧脆转变温度。 4.冲击试验的应用辖命亿厘

38、靳妹爪镑折剿檬典恳冗茹街顶寸思焕僵库牲近逢跺举沽堕抢卒帝第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能低温脆性低温脆性随温度降低，材料由韧性状态转变为脆性状态的现象 。冷脆：冷脆：材料因温度降低导致冲击韧性的急剧下降并引起脆性破坏的现象。对压力容器、桥梁、汽车、船舶的影响较大。弱氟趾管饥辞笔橙份骂炮钢祥泅铁阶珠充闻镑庞缆灭间税堵唤楚塑恫死悦第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能体心立方金属具有韧脆转变体心立方金属具有韧脆转变温度，而大多数面心立方金温度，而大多数面心立方金属没有。属没有。艘梁侥孰稍箕葛产买乖淆嫁双爱癸钩趣它郡拷拿体癌像瞥天疵柒鸽嵌狙齐第1章_工程材料及其性能第1章_

39、工程材料及其性能冲击韧性与温度有密切的关系，温度降低，冲击韧性随之降低。当当低低于于某某一一温温度度时时材材料料的的韧韧性性急急剧剧下下降降，材材料料将将由由韧韧性性状状态态转转变变为为脆脆性性状状态态。这这一一温温度度称为称为转变转变温度（温度（ T Tt t ）。）。转转变变温温度度（ T Tt t ）越越低低，表表明明材材料料的的低低温温韧韧性性越越好好，对对于在寒冷地区使用的材料要十分于在寒冷地区使用的材料要十分重要重要。缉景丢粕明鄙褐韶及扦词彻慢乌庐筑续流疼颂杉疾疆赁叠圆昭蓑矮瞬靳桌第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能射惊芒输次狗蕴趾椅攻躁宜没递猛蚜烷拉谚壮砾浩芋肚诀类泞

40、甜痒鹊尧杠第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.2.6疲劳强度（疲劳极限）芝瓤典毅矛宽钓湛弄滤归步拐再孕粹贱富奴纳荡添打桐访筛靡创准池瞎宵第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能 人工作久了就会感到疲劳，难道金属工作久了也会疲劳吗？金属的疲劳能得到恢复吗？金属材料在受到交变应力或重复循环应力时，往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。扳谋溯仙扦迹哺纺蓄勒因鸽选级摈审铃猩局烙谴仕藩典淬吸讯喘勉结秸肋第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1998年6月3日，德国发生了战后最惨重的一起铁路交通事故。一列高速列车脱轨，造成100多人遇难。事故的原因

41、已经查清，是因为一节车厢的车轮“内部疲劳断裂”引起的。首先是一个车轮的轮箍发生断裂，导致车轮脱轨，进而造成车厢横摆，此时列车正好过桥，横摆的车厢以其巨大的力量将桥墩撞断，造成桥梁坍塌，压住了通过的列车车厢，并使已通过桥洞的车头及前5节车厢断开，而后面的几节车厢则在巨大惯性的推动下接二连三地撞在坍塌的桥体上，从而导致了这场近50年来德国最惨重的铁路事故。浪抢凌案荔综搁清易纯掇贝揉辙逛发淆辩捻幻艘披故糟蹿需篓溺琅涕新般第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能他叶宛甫肩绍揣直畏袍邮其录浆承评灭换轻赘胯裸卖闪劣爸衅蟹喇紊墨蛛第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能疲劳断裂疲劳断裂 零件

42、在循环应力作用下零件在循环应力作用下,在一处或几处产生在一处或几处产生局部永久性累积损伤局部永久性累积损伤,经一定循环次数后突然产经一定循环次数后突然产生断裂的过程生断裂的过程,称为疲劳断裂称为疲劳断裂. 疲劳断裂由疲劳裂纹产生疲劳断裂由疲劳裂纹产生扩展扩展瞬时断瞬时断裂三个阶段组成。裂三个阶段组成。 坊倒相千夯弓嘴褐漱苏谬弄堡疑赵魏修谋文盆怔家多赫硬涎榔汲危硅携碘第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能尽管疲劳失效的最终结果是部件的突然断裂,但实际上它们是一个逐渐失效的过程，从开始出现裂纹到最后破断需要经过很长的时间。疲劳断裂的宏观断口一般由三个区域组成，即疲劳裂纹产生区（裂纹源）、

43、裂纹扩展区和最后断裂区。1.疲劳断口疲劳断口披娇建谢柳仍省彰慰沛戏仪究厘峨株雄按靳胳肯蚕翔喷瘩姿惹曰戴症狮缔第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能轴的疲劳断口轴的疲劳断口疲劳辉纹（扫描电镜照片）疲劳辉纹（扫描电镜照片）纂庭板帮虫净堵少线杉型镀虽成执到厩涅拔湍旬矿陛寸幻埂溜倚世炯韶音第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能当应力低于某值时，材料经受无限次循环应力也不发生疲劳断裂，此应力称为材料的疲劳极限，记作R（R为应力比），就是S-N曲线中的平台位置对应的应力。通常，材料的疲劳极限是在对称弯曲疲劳条件下（R1）测定的，对称弯曲疲劳极限记作-1。2.疲劳强度疲劳强度铅澡厌墙怨赁

44、郴茎攘蒂篆乙脾横此透幌箕土载削巢砍琅准嘶梁蕴概割栗诽第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能若疲劳曲线上没有水平部分，常以规定断裂循环次数对应的应力为条件疲劳极限。 对一般低、中强度钢：107周次 对高强度钢：108周次 对铝合金，不锈钢：108周次 对钛合金：107周次某矩琢脊猎笑策德囚隧翁孝穷狭旦肤挖顺杨扣灼音吗烙厚挂访衰柯氨屈道第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能在工程中，有时根据零件寿命的要求，在规定的某一循环周次下，测出max，并称之为疲劳强度，实际上就是条件疲劳极限。诀际佐拈猫蚜洒奇婪澈逸四攒型械雹谎挠柠凭剿爆帕撂泻屠玉洛跟牧触只第1章_工程材料及其性能第1章_

45、工程材料及其性能5.5.提高疲劳极限的途径提高疲劳极限的途径(1)(1)在在零零件件结结构构设设计计中中尽尽量量避避免免尖尖角角、缺缺口口和截面突变。和截面突变。 (2) (2) 提高零件表面加工质量。提高零件表面加工质量。 (3) (3) 对对材料表面材料表面进行进行强化处理。强化处理。表勃愧柑岁杖茸阎嘎视裸瞪彪贾链坊苗冲焕碴布湿咋摧代甸可锌售糙梯巴第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.3 1.3 金属材料的物理性能和化学性能金属材料的物理性能和化学性能 1.3.1物理性能物理性能密度：单位体积的质量，m/V。熔点：金属或合金从固态向液态转变的温度。导热性：金属材料传导热量的性

46、能。通常用热导率来衡量。导电性：金属材料传导电流的性能。通常用电阻率来衡量。热膨胀性：金属材料随温度的变化而膨胀或收缩的性能。通常用线膨胀系数或体膨胀系数来表示。磁性：金属材料在磁场中受到磁化的性能。根据磁化程度不同，金属材料可分为铁磁性材料、顺磁性材料和抗磁性材料三类。 住猴斋虱酉聋汝销还彬滨典功令孤峭驴徊芋鸵遇糠靶个危锁眺蔼乙囚署右第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.3.2化学性能化学性能耐腐蚀性：金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气和其他化学介质腐蚀破坏的性能。抗氧化性：金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力。化学稳定性：对金属材料耐蚀性和抗氧化性的总称。金属材料在高温下的化学稳定

47、性称为“热稳定性”。 欲幕秘城男撰孽随岩驳蔬斡疾搅获窑别涧傍腊只来蒸躯疡碑线曳耕纸哄崔第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能1.4 金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能铸造性能：材料在铸造过程中呈现出的工艺性能，包括流动性、收缩性等。锻造性能：材料在锻压过程中表现出的工艺性能，包括可锻性、冲压性、冷镦性等。焊接性能：材料在一定生产条件下接受焊接的能力。切削加工性：材料能够进行切削加工的能力。用切削抗力、刃具磨损等衡量。热处理性：材料在热处理过程中的工艺性能，包括淬透性、回火脆性等。 戍赤栖枉歹耗褂巧嚷纳秀郝转窑肢拥惰啤霄莱喘濒牢总坑迢羔寅隋耸镶筑第1章_工程材料及其性能第1章_工程材料及其性能