金属材料力学性能.ppt

第一章 金属材料的力学性能,第一节 强度与塑性 第二节 硬度 第三节 冲击韧度 第四节 疲劳,一、拉伸试验,在万能材料实验机上做拉伸实验,第一节 强度与塑性,二、强度,金属材料在载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。 按外力作用的性质不同，分为： 屈服强度s 、抗拉强度b 、抗压强度b c、抗剪强度b等。 1、屈服点与屈服强度 金属材料开始产生屈服现象时的最低应力值称为屈服点，用符号s 表示。 s=Fs/Ao 式中Fs试样发生屈服时的载荷（N）; Ao试样的原始横截面积（mm2）。,工业上使用的某些金属材料，如高碳钢、铸铁等，在拉伸过程中，没有明显的屈服现象，无法确定其屈服点s ，按GB/T2228规定，可用屈服强度0.2来表示该材料开始产生塑性变形时的最低 应力值。屈服强度为试样标 距部分产生0.2%残余伸长时 的应力值，即 0.2=F0.2/Ao 式中 F0.2试样标距产生的0.2%残 余伸长时载荷（N）； Ao试样的原始横截面积（mm2）。,屈服强度的测定,2、抗拉强度,金属材料在断裂前所能承受的最大应力值称为抗拉强度，用符号 b表示。 b=Fb/Ao 式中 Fb试样在断裂前所承受的载荷（N）； Ao试样原始横截面积（mm2）。,三、塑性,金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。 通过拉伸试验可测定材料的塑性。 常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。 =(L1-L0)/L0 =(F0-F1)/F0,第二节 硬度,硬度是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV。,第三节、冲击韧度,试验时，将试样放在试验机两支座上，。把质量为m的摆锤抬到高H，使摆锤具有位能为mHg。摆锤落下冲断试样后升至h高度,具有位能为mhg，故摆锤冲断试样推动的位能为mHgmhg，这就是试样变形和断裂所消耗的功称为冲击吸收功AK，即 AK=mg(H-h) 用试样的断口处截面积SN（cm2）去除AK（J）即得到冲击韧度，用ak表示，单位为J/cm2. aK=AK/SN,第四节、疲劳,一、疲劳概念 虽然零件所承受的交变应力数值小于材料的屈服强度，但在长时间运转后也会发生断裂，这种现象称为疲劳断裂。,对称循环交变应力,据统计，机械零件断裂中有80%是由于疲劳引起。,二、疲劳曲线与疲劳极限,试验证明，金属材料所受最大交变应力max 愈大，则断裂前所受的循环周次N（定义为疲劳寿命）愈少，这种交变应力max 与疲劳寿命N的关系曲线称疲劳曲线或SN曲线 工程上规定，材料经受相当循环周次不发生断裂的最大应力称为疲劳极限，以符号-1表示。,钢铁材料：107次 非铁合金：108次,部分工程材料的疲劳极限-1（MPa）,三、提高材料疲劳极限的途径,1、设计方面 尽量使用零件避免交角、缺口和截面突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。 2、材料方面 通常应使晶粒细化，减少材料内部存在的夹杂物和由于热加工不当引起的缺陷。如疏松、气孔和表面氧化等。 3、机械加工方面 要降低零件表面粗糙度值。 4