金屬材料的主要性能.ppt

1、1.1金屬材料的主要性能,機(jī)械零件在使用過程中，要受到諸如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、剪切、摩擦、沖擊以及溫度和化學(xué)介質(zhì)等作用，并且還要傳遞力和能。 因此，作為構(gòu)成機(jī)械零件的金屬材料，應(yīng)具備良好的力學(xué)性能、物理性能、和化學(xué)性能以防止零件早期失效，同時(shí)還要有良好的工藝性能 。,1.1.1金屬的力學(xué)性能,金屬的力學(xué)性能：材料在外力作用下表現(xiàn)出來的特性，如彈性、塑性、強(qiáng)度、硬度和韌性等。 表征和判定金屬力學(xué)性能所用的指標(biāo)和依據(jù)稱為金屬力學(xué)性能的判據(jù)。,.彈性,彈性： 即物體在外力作用 下改變其形狀和尺寸，當(dāng)外力卸除后物體又回復(fù)到原始形狀和尺寸的特性。彈性的判據(jù)可通過拉伸試驗(yàn)來測定。,圖11 拉伸曲線及拉伸試樣

2、,(1)拉伸試驗(yàn)（動(dòng)畫演示）,拉伸試驗(yàn)： 即靜拉伸力對(duì)試樣軸向拉伸,測量力和相應(yīng) 的伸長,一般拉至斷裂以測定其力學(xué)性能的試驗(yàn)。,圖12 低碳鋼拉伸曲線,(L),(F),b,k,s,e,b,s,e,（2）彈性極限,即金屬材料不產(chǎn)生塑性變形時(shí)所能承受的最大應(yīng)力。拉伸曲線e點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力e為彈性極限： e= Fe/S0 式中 e 彈性極限（MPa）； F e 試樣產(chǎn)生完全彈性變形時(shí)的最大外（N）； S0 試樣原始橫截面積（mm 2）。,2.剛度,即材料抵抗彈性變形的能力。 剛度的大小以彈性模量來衡量，彈性模量在拉伸 曲線上表現(xiàn)為oe段的斜率，即： E=/ 式中 E彈性模量（MPa）； 應(yīng)力（MPa）；

3、 應(yīng)變。,3. 強(qiáng)度,即金屬抵抗永久變形和斷裂的能力。 （1）屈服點(diǎn) 屈服點(diǎn)：即試樣在拉伸過程中力不斷增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長（變形）時(shí)的應(yīng)力。在拉伸曲線上s點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為屈服點(diǎn)。 s=Fs/S0 式中 s屈服點(diǎn)（ MPa ）； Fs試樣開始產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的（N）； S0試樣原始橫截面積（ mm 2）。,（2）抗拉強(qiáng)度,即試樣拉斷前承受的最大標(biāo)稱拉應(yīng)力。 如圖1-2所示，拉伸曲線上b點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為抗拉強(qiáng)度。 b=Fb/S0 式中 b抗拉強(qiáng)度（MPa）； Fb試樣斷裂前所能承受的最大拉（N）； S0試樣原始橫截面積（mm2 ）。,4.塑性,即斷裂前材料發(fā)生不可逆永久變形的能力。 常用的塑性判

4、據(jù)是伸長率和斷面收縮率。,塑性,（1）伸長率 即試樣拉斷后標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。 =(L1 - L0)/ L0 100% 式中 伸長率（%）； L1試樣拉斷后標(biāo)距（mm)； L0 試樣原始標(biāo)距（mm)。,（2）斷面收縮率,即試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的最大縮減量與原始的橫截面積的百分比。 =（S0-S1）/S0100% 式中 斷面收縮率（%）； S1試樣的原始截面積（ mm2） S0試樣拉斷后縮頸處的最小橫截面積（mm2 ),5.硬度,即材料抵抗局部變形的能力。 硬度是材料抵抗塑性變形、壓痕的能力，是衡量金屬軟硬的判據(jù)，也是表征力學(xué)性能的一項(xiàng)綜合指標(biāo)。,（1）布氏硬度試驗(yàn) 動(dòng)畫演示,（

5、2）洛氏硬度試驗(yàn)（動(dòng)畫演示),即在初始試驗(yàn)力及總試驗(yàn)力先后作用下，將壓 頭壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后卸除試驗(yàn)力， 用測量的殘余壓痕深度增量計(jì)算硬度的一種壓痕硬 度試驗(yàn)。,6.韌性,即金屬在斷裂前吸收變形能量的能力。 常采用夏比沖擊試驗(yàn)來測定材料的韌性。 (h1-h2)/A 式中 沖擊韌度（J/cm2） 試樣的沖擊吸收功（J) 缺口底部橫截面積(mm2 ) 擺錘重量(Kg) h1擺錘舉起高度(m) h2擊斷試樣后升起高度(m),圖3 夏比沖擊試驗(yàn),1.1.2 金屬材料的物理、化學(xué)性能,金屬材料的物理、化學(xué)性能包括密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性、熱膨脹性、耐熱性和耐蝕性等。 機(jī)械零件的用途不同，對(duì)材料的物理、化學(xué)性能要求也不同 。,. 金屬材料的工藝性能,金屬的工藝性能：即金屬材料對(duì)加工工藝的適應(yīng)性。 按加工方法不同，可分為鑄造性能、塑性成形性、焊接性等。 金屬的各種工藝性能將在以后的有關(guān)章節(jié)中作詳細(xì)介紹。,金屬的 工藝性能,思考題,1.常