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文檔簡介
鑄造性可鍛性可焊性切削加工性熱處理性工程材料的性能
使用性能力學(xué)性能物理性能化學(xué)性能
工藝性能力學(xué)性能:彈性、塑性、韌性、強度、硬度和疲勞強度等等。--主要是指材料在力的作用下抵抗變形和開裂的性能。第一章
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
mechanicalproperties金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
§1-1靜載時材料的機(jī)械性能
§1-2動載時材料的機(jī)械性能
§1-3
高溫下的機(jī)械性能
§1-4
斷裂韌性KIC
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
一.定義:力學(xué)性能(機(jī)械性能)-----是指材料在力的作用下抵抗變形和開裂的性能.(材料抵抗外力的能力)二.指標(biāo):
彈性、塑性、韌性、強度、硬度和疲勞強度等-----?!?-1靜載時材料的機(jī)械性能
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
第一章
拉伸機(jī)上,低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線
拉伸試驗機(jī)三.拉伸試驗拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
彈性變形屈服變形均勻塑性變形階段局部集中塑性變形—頸縮金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
按外力作用方式種類:抗拉、抗壓、抗彎、抗扭等。
(1)屈服強度:σs
屈服點S
材料在外力作用下開始塑性變形的最低應(yīng)力(材料開始明顯塑性變形的抗力)是設(shè)計和選材的主要依據(jù)之一
Ps
σs=MpaS0強度(strength):
材料抵抗變形和斷裂的能力.
單位:
MPa
[(1000N)MN/m2或N/mm2]屈服強度抗拉強度抗拉金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
(2)條件屈服強度(塑性變形量為0.2%)
規(guī)定試樣產(chǎn)生0.2%殘余變形時的應(yīng)力值(中、高碳鋼等無明顯屈服現(xiàn)象)。(3)抗拉強度:σb
P0.2σ0.2=(Mpa)
S0
Pb
σb=(Mpa)S0⑸屈強比σs/σb:屈強比越小,工程構(gòu)件的可靠性越高⑷.彈性極限
σe
:不產(chǎn)生永久變形的最大應(yīng)力.
Pe
σe=
(Mpa)S0金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
塑性(plasticity):是指材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。(1)斷面收縮率(percentagereductioninarea):ψ
S0–Sk
ψ=×100%S0(2)伸長率(延伸率)specificelongation:
δ
Lk–L0
δ=×100%L0
δ<2~5%屬脆性材科δ≈5~10%屬韌性材料δ>10%屬塑性材料金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
1.彈性變形(elasticdeformation):隨載荷撤除而消失的變形彈性和剛度σ<σe
應(yīng)力應(yīng)變曲線:將試樣的S0和l0分別除P和△L即得σ-ε(應(yīng)力應(yīng)變)曲線.金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
2.
彈性模量E:OP的斜率衡量材料產(chǎn)生變形難易程度的指標(biāo)。3..剛度
ES
:單位應(yīng)變承受的負(fù)荷。
P/ε=ES
剛度越大,變形越難。金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
硬度(hardness):
是指材料抵抗其他硬物體壓入其表面的能力。
布氏硬度HB
洛氏硬度HR
維氏硬度HV
肖氏硬度HS銼刀法常用測量硬度的方法金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
布氏硬度
HB(Brinell-hardness):
HB=P/S(
MPa
或kgf/mm2
),
S—壓頭表面積
特點:
平均、重復(fù)性好;壓痕面積大,
適用于:未成品檢驗;軟質(zhì)件。
HBS–淬火鋼球壓頭(≤450);
HBW--硬質(zhì)合金鋼球壓頭(≤650)。布氏硬度計
使用范圍:金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
洛氏硬度
(Rockwllhardness)
操作簡便、可直讀;壓痕??;適于各種硬度值的測量;但重復(fù)率低用于:
HRB(鋼球壓頭,100kg載荷)——軟質(zhì)件。
HRC(120℃,150kg)—硬件:淬硬鋼、工具鋼…。
HRA(120℃金剛石圓錐壓頭,60kg)—硬而薄件。使用范圍:
HRC20~67
維氏硬度(HV)
金剛石正四棱錐壓頭,精確,但操作復(fù)雜,用于科學(xué)試驗。壓力可選5~120kg間的特定值;適于各種硬度值的測量;壓痕小。顯微硬度(HM):可測各組成相的硬度,用于組織研究。
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
§1-2動載時材料的機(jī)械性能
1、沖擊韌性(impacttoughness)材料抵抗沖擊載荷的能力
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
沖擊功Ak:
Ak=mgH–mgh(J)沖擊韌性值ak
:試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。
Ak
ak=(J/cm2)(akv、aku)
S0影響因素:材料、T、試樣大小、缺口形狀等。
應(yīng)用
——汽車緊急制動;蒸汽錘;沖床等動載荷。
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
2、疲勞強度:σ-1
疲勞:材料在交變應(yīng)力作用下,在遠(yuǎn)小于強度極限,甚至小于屈服極限的應(yīng)力下發(fā)生斷裂。
疲勞占失效零件的70%以上,80%的斷裂由疲勞造成。
疲勞極限:材料能承受的無數(shù)次(107~8)循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值。
疲勞曲線
疲勞原因
——劃痕、內(nèi)應(yīng)力集中引起微裂紋擴(kuò)展
影響因素:循環(huán)應(yīng)力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)、殘余應(yīng)力等。
金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
§1-3
高溫下的機(jī)械性能
●溫度升高→硬度、強度、彈性模量下降;塑性、韌性增加。
●蠕變
——常溫下工作的有機(jī)材料,隨時間的延長,應(yīng)變量緩慢增加,甚至發(fā)生斷裂。§1-4
斷裂韌性KIC
●低應(yīng)力脆斷
——應(yīng)力遠(yuǎn)小于屈服強度時發(fā)生突然脆性斷裂
●影響因素
——成分、熱處理、加工工藝。金屬材料的機(jī)械(力學(xué))性能
本章重點
各種機(jī)械性能指標(biāo)的物理意義、單位、應(yīng)用:強度(σe
、σb
、σs);塑性(ψδ);硬度(HRB、HRC,
HBS
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