工程材料學(xué)習(xí)教程

工程材料學(xué)習(xí)教程第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日第一章金屬材料的性能

PerformanceofMetalMaterial金屬材料的力學(xué)性能金屬材料的其他性能第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日

第一節(jié)金屬材料的力學(xué)性能一.定義:

力學(xué)性能是指材料在力的作用下抵抗變形和開裂的性能。二.指標(biāo):

彈性、塑性、韌性、強(qiáng)度、硬度和疲勞強(qiáng)度等。第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日三.拉伸試驗(yàn)拉伸試樣拉伸試驗(yàn)機(jī)第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日四.拉伸圖bse第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日1.彈性(elasticity):金屬材料受外力作用時(shí)產(chǎn)生變形,當(dāng)外力去掉后能恢復(fù)到原來形狀及尺寸的性能。2.彈性變形(elasticdeformation):

隨載荷撤除而消失的變形。3.彈性極限(elasticlimit):

Fe彈性極限載荷(N)

σe

=

(Mpa)

S0

試樣原始橫截面積(mm2)第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日4.強(qiáng)度(strength):

材料在載荷作用下抵抗變形和破壞的能力。種類:

抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度等。

(2)屈服強(qiáng)度(yieldstrength):屈服點(diǎn)S

Fs

σs

=

(Mpa)

S0試樣屈服時(shí)的載荷(N)試樣原始橫截面積(mm2)第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日

(3)條件屈服強(qiáng)度(塑性變形量為0.2%)(4)抗拉強(qiáng)度(tensilestrength):試樣在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力。

F0.2

σ0.2=

(Mpa)

S0試樣原始橫截面(mm2)試樣產(chǎn)生0.2%殘余塑性變形時(shí)的載荷(N)

Fb試樣斷裂前的最大載荷(N)

σb=

(Mpa)

S0試樣原始橫截面積(mm2)第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日四.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):是指試樣拉斷處橫截面積Sk的收縮量與原始橫截面積S0之比。

S0-Sk

ψ=×100%S0

第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日(2)伸長率(延伸率)specificelongation:

是指試樣拉斷后的標(biāo)距伸長量Lk與原始標(biāo)距L0之比。

Lk–L0δ=×100%L0

δ<2~5%屬脆性材科δ≈5~10%屬韌性材料δ>10%屬塑性材料第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日五.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第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度計(jì)

第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)適用范圍:

＜450HBS;

＜650HBW;第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)符號HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時(shí)間。如:120HBS10/1000/30表示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日(2)洛氏硬度HR(Rockwllhardness)h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計(jì)10HRC≈HBS第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日(3)維氏硬度HV

(diamondpenetratorhardness)適用范圍:

測量薄板類;

HV≈HBS;第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日工件(4)肖氏硬度HS(drophardness)254mm2.5gh第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日(5)銼刀法:

一組硬度差為5HRC的銼刀。例如:10HRC、15HRC、20HRC等。第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日六.沖擊韌性(notchtoughness):材料在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力。第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日沖擊試驗(yàn)機(jī)沖擊試樣和沖擊試驗(yàn)示意圖第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日試樣沖斷時(shí)所消耗的沖擊功Ak為:

Ak=mgH–mgh(J)

沖擊韌性值ak就是試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。

AK

ak

=(J/cm2)S0第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日七.疲勞強(qiáng)度(fatiguestrength):

表示材料經(jīng)無數(shù)次交變載荷作

用而不致引起斷裂的最大應(yīng)力值。第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日鋼材的循環(huán)次數(shù)一般取

N=107有色金屬的循環(huán)次數(shù)一般取

N=108鋼材的疲勞強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系:

σ-1

=(0.45～0.55)σb第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日1943年美國T-2油輪發(fā)生斷裂第二十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日八.比強(qiáng)度(specificstrength):

材料的強(qiáng)度值與密度值之比。名稱密度(g/cm3)強(qiáng)度(Mpa)比強(qiáng)度純鋁2.780～10030～37純鐵7.87180