第一章 金屬材料的力學(xué)性能（第二次課）

1、緒緒 論論第一章第一章 金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的力學(xué)性能第一節(jié)第一節(jié) 強度、剛度、彈性及塑性強度、剛度、彈性及塑性一、拉伸曲線及應(yīng)力應(yīng)變曲線一、拉伸曲線及應(yīng)力應(yīng)變曲線 1.1.拉伸曲線；拉伸曲線；2.2.應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力應(yīng)變曲線二、剛度和彈性二、剛度和彈性 1.1.彈性模量彈性模量E E 剛度；剛度；2.2.彈性極限彈性極限e e； 3.3.彈性比功彈性比功a ae e 三、強度三、強度 1.1.屈服強度和條件屈服強度；屈服強度和條件屈服強度； 2.2.抗拉強度抗拉強度四、塑性四、塑性 1.1.伸長率（斷后伸長率）；伸長率（斷后伸長率）；2.2.斷面收縮率斷面收縮率第二節(jié)第二節(jié) 硬硬 度度

2、 硬度的定義硬度的定義 測定方法為壓入法測定方法為壓入法 硬度試驗設(shè)備簡單，操作方便，還可以以硬度試驗設(shè)備簡單，操作方便，還可以以此估計材料的抗拉強度和耐磨性。此估計材料的抗拉強度和耐磨性。 硬度與材料的一些工藝性能之間存在一定硬度與材料的一些工藝性能之間存在一定的聯(lián)系。的聯(lián)系。 生產(chǎn)中應(yīng)用較多的有布氏硬度、洛氏硬度生產(chǎn)中應(yīng)用較多的有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等試驗方法。和維氏硬度等試驗方法。 一、布氏硬度一、布氏硬度 1.1.布氏硬度布氏硬度 試驗原理試驗原理 2.2.表示方法表示方法 HBWHBW：壓頭為硬質(zhì)合金，硬度值小于：壓頭為硬質(zhì)合金，硬度值小于650650。 120HBW 10/

3、1000/30120HBW 10/1000/30的含義的含義 3.3.測試方法測試方法 4.4.應(yīng)用應(yīng)用 優(yōu)點是壓痕面積大，結(jié)果精確。優(yōu)點是壓痕面積大，結(jié)果精確。 缺點是不適宜測試成品或薄片金屬。缺點是不適宜測試成品或薄片金屬。 二、洛氏硬度二、洛氏硬度 1.1.洛氏硬度試驗原理洛氏硬度試驗原理 HR=N-h/SHR=N-h/S 2.2.表示方法表示方法 HRAHRA：壓頭為金剛石圓錐，硬度值：壓頭為金剛石圓錐，硬度值202088 HRBHRB：壓頭為鋼球：壓頭為鋼球(=1.588mm)=1.588mm)，硬度值，硬度值2020100 HRCHRC：壓頭為金剛石圓錐，硬度值：壓頭為金剛石圓錐，

4、硬度值202070 50HRC 50HRC的含義的含義 3.3.測試方法測試方法 4.4.應(yīng)用應(yīng)用 優(yōu)點是操作簡便，壓痕小，可測工件表面或優(yōu)點是操作簡便，壓痕小，可測工件表面或較薄的金屬。較薄的金屬。 缺點是壓痕較小，精度不夠準(zhǔn)確；載荷較大，缺點是壓痕較小，精度不夠準(zhǔn)確；載荷較大，不宜測定極薄材料或零件經(jīng)化學(xué)熱處理后的表面。不宜測定極薄材料或零件經(jīng)化學(xué)熱處理后的表面。 三、維氏硬度三、維氏硬度 1.1.維氏硬度試驗原理維氏硬度試驗原理圖圖1-7 1-7 維氏硬度試驗原理示意圖維氏硬度試驗原理示意圖 2.2.表示方法表示方法 640HV30/20640HV30/20的含義的含義 3.3.測試方法

5、測試方法 4.4.應(yīng)用應(yīng)用 優(yōu)點是載荷小，壓入深度淺，可測表面淬硬優(yōu)點是載荷小，壓入深度淺，可測表面淬硬層及化學(xué)熱處理的表面；還可測各種金屬材料。層及化學(xué)熱處理的表面；還可測各種金屬材料。 缺點是測定過程較麻煩，效率不高。缺點是測定過程較麻煩，效率不高。第三節(jié)第三節(jié) 沖擊韌性沖擊韌性 沖擊載荷；沖擊載荷； 沖擊韌性；一次沖擊彎曲試驗沖擊韌性；一次沖擊彎曲試驗 一、沖擊試驗方法與原理一、沖擊試驗方法與原理沖擊吸收功沖擊吸收功 A AK K=Gg(H-h=Gg(H-h) ) A AKUKU A AKVKV 二、沖擊試驗的應(yīng)用二、沖擊試驗的應(yīng)用 主要用途是揭示材料的變脆傾向主要用途是揭示材料的變脆傾

6、向 (1)(1)評定材料的低溫變脆傾向評定材料的低溫變脆傾向 冷脆現(xiàn)象；冷脆現(xiàn)象； 韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍韌脆轉(zhuǎn)變溫度范圍圖圖1-12 沖擊吸收功沖擊吸收功-溫度曲線示意圖溫度曲線示意圖 (2)(2)反映原材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品質(zhì)量反映原材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品質(zhì)量 對于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷等具有較大的敏感對于材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷等具有較大的敏感性，可用于檢驗冶金、熱處理及各種熱加工工藝性，可用于檢驗冶金、熱處理及各種熱加工工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量（如晶粒粗化、冷脆、回火脆性及和產(chǎn)品的質(zhì)量（如晶粒粗化、冷脆、回火脆性及夾渣、氣泡、偏析等）。夾渣、氣泡、偏析等）。第四節(jié)第四節(jié) 斷裂韌度斷裂韌度 許用應(yīng)力許用

7、應(yīng)力 低應(yīng)力脆斷低應(yīng)力脆斷 斷裂韌度斷裂韌度 一、裂紋擴展的基本形式一、裂紋擴展的基本形式二、應(yīng)力場強度因子二、應(yīng)力場強度因子K KI I K KI I=Ya=Ya1/21/2三、斷裂韌度三、斷裂韌度K KICIC及應(yīng)用及應(yīng)用 裂紋擴展時的臨界狀態(tài)所對應(yīng)的應(yīng)力場強度因裂紋擴展時的臨界狀態(tài)所對應(yīng)的應(yīng)力場強度因子值子值K KICIC K KI I=Ya=Ya1/21/2 K KIcIc=Y=Yc ca ac c1/21/2應(yīng)用：應(yīng)用： 1 1）測定了）測定了K KIcIc和裂紋尺寸和裂紋尺寸a a后，可確定最大承載能后，可確定最大承載能 力力cc，為載荷設(shè)計提供依據(jù)。，為載荷設(shè)計提供依據(jù)。 2 2）已知）已知K KIcIc及工作應(yīng)力，可確定允許的最大裂紋及工作應(yīng)力，可確定允許的最大裂紋 尺寸