机械制造金属材料的力学性能模版课件

1、 引言：引言：1 1、金属材料的性能、金属材料的性能使用性能：使用性能： 指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。能、物理性能和化学性能。工艺性能：工艺性能： 指金属材料在加工过程中表现的性能。指金属材料在加工过程中表现的性能。2 2、力学性能、力学性能 铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能性能和热处理工艺性能等。等。 指材料在外力作用下表现出来的特性，主要有指材料在外力作用下表现出来的特性，主要有强度、塑性、强度、塑性、硬度、冲击韧度硬度

2、、冲击韧度和和疲劳强度疲劳强度等。等。一、强度一、强度 强度指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和断裂的能力强度指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和断裂的能力 。 常见的强度形式有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、常见的强度形式有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、抗剪强度等。一般以抗拉强度作为判别金属强度指标。抗剪强度等。一般以抗拉强度作为判别金属强度指标。1 1、拉伸试样、拉伸试样第一章第一章 金属的力学性能金属的力学性能2、材料的拉伸曲线、材料的拉伸曲线1 1、oeoe段：直线、弹性变形段：直线、弹性变形2 2、eses段：曲线、弹性变形段：曲线、弹性变形+ +塑性变形塑性变形5

3、 5、b b点：点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。拉伸力达到最大值，试样即将断裂。3 3、s ss s段：水平线（略有波动）明显段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。变，试样连续伸长。4 4、sbsb曲线：弹性变形曲线：弹性变形+ +均匀塑性变均匀塑性变形形1-1 强度与塑性强度与塑性万能液压试验机万能液压试验机强度指标用应力值来表示强度指标用应力值来表示 。3、强度的指标、强度的指标1 1、弹性极限、弹性极限

4、符号：符号： e 指材料能保持弹性变形的最大应力。指材料能保持弹性变形的最大应力。e e = = F Fe e/S/S0 0 Fe：弹性变形范围内的最大拉伸力（弹性变形范围内的最大拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mm2）1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性2 2、屈服点（屈服强度）、屈服点（屈服强度）s s = = F Fs s/S/S0 0 符号：符号： s 材料产生屈服现象时的最小应力。材料产生屈服现象时的最小应力。Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mm2）3 3、抗拉强度、抗拉强度指试

5、样拉断前所承受的最大拉应力。指试样拉断前所承受的最大拉应力。其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。对低塑性和脆性材料对低塑性和脆性材料b = F Fb b/S/S0 0 当材料的内应力当材料的内应力b b时，材料将产生断裂。时，材料将产生断裂。bb常用作脆性材料的选材和设计的依据。材料具有较高的常用作脆性材料的选材和设计的依据。材料具有较高的ss，同，同时具有较低的屈强比，那么材料可靠性较高。时具有较低的屈强比，那么材料可靠性较高。 符号：符号： 0.2 称为条件屈服强度称为条件屈服强度0.20.2 = = F F0.20.2/S/S0 0 F0

6、.2：塑性变形为试样长度塑性变形为试样长度0.2的拉伸力（的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（：试样原始横截面积（mm2）1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性二、塑性指标二、塑性指标 塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。断后伸长率和断面收缩率。1 1、断后伸长率、断后伸长率2 2、断面收缩率、断面收缩率指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。指试样拉断后缩颈处横截面

7、积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。=(L=(L1 1- L- L0 0)/L)/L0 0 x 100% x 100%L L0 0 : :原始标距长度原始标距长度L L1 1: :拉断后标距长度。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。拉断后标距长度。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。=(S=(S0 0-S-S1 1)/S)/S0 0 x 100% x 100%S S0 0: :试件原横截面积。试件原横截面积。S S1 1: :断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。 1-1 1-1 强度与塑性强度与塑性引言：引言：1 1、定义：、定义：指材料局部体积内抵抗

8、弹性、塑性变形、压指材料局部体积内抵抗弹性、塑性变形、压痕和划痕的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物痕和划痕的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。理含义与试验方法有关。2 2、硬度的测试方法、硬度的测试方法 （1 1）布氏硬度）布氏硬度 （2 2）洛氏硬度）洛氏硬度 （3 3）维氏硬度）维氏硬度 第一章第一章 金属的力学性能金属的力学性能1 1、布氏硬度试验、布氏硬度试验（布氏硬度计） 原理原理: :用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测

9、量压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面材料表面压痕直径压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。2 2、布氏硬度值、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。表示。 如：120HBS 500HBW 600HBS1/30/204 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等. .3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（

10、铸铁）（2 2）可测的硬度值不高可测的硬度值不高（3 3）不测试成品与薄件不测试成品与薄件（4 4）测量费时，效率低测量费时，效率低1-2 1-2 硬度硬度1 1、洛氏硬度试验、洛氏硬度试验（洛氏硬度计） 原理原理: : 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。种压痕硬度试验。 2 2、洛氏硬度值、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直

11、接读出。出。如：如：50HRC50HRC 4 4、测量范围、测量范围 用于测量用于测量退火件、有色金属（淬火钢球）、退火件、有色金属（淬火钢球）、淬火钢淬火钢等较硬材料等较硬材料（金刚石压头）（金刚石压头）. .3 3、优缺点、优缺点（1 1）试验简单、方便、迅速试验简单、方便、迅速（2 2）压痕小，可测成品、薄件压痕小，可测成品、薄件（3 3）数据数据不够准确，应测三点取平均值不够准确，应测三点取平均值（4 4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。不能测组织不均匀材料，如铸铁。1-2 1-2 硬度硬度1 1、维氏硬度试验、维氏硬度试验（维氏硬度计） 原理原理: :用用夹角为夹角为136136的金刚

12、石四棱锥体压头，使用很小试验力的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F F（49.03-980.07N49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度）压入试样表面，测出压痕对角线长度d d。2 2、维氏硬度值、维氏硬度值 可根据可根据d d值从维氏硬度表中直接查出。标记如：值从维氏硬度表中直接查出。标记如：640HV30640HV30。 4 4、测量范围、测量范围 常用于测常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层薄件、镀层、化学热处理后的表层等。等。3 3、优缺点、优缺点（1 1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2 2）可测成可测成品

13、与薄件品与薄件（3 3）试样表面要求高，费工。试样表面要求高，费工。1-2 1-2 硬度硬度冲击载荷：指加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。冲击载荷：指加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。 金属抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。金属抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。 常用一次摆锤冲击弯曲实验来测定金属材料的韧度。常用一次摆锤冲击弯曲实验来测定金属材料的韧度。 1-3 1-3 冲击韧度冲击韧度 冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功，称冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功，称为冲击韧度。为冲击韧度。 一般来说，强度、塑性均好的材料，韧度值也高。在一般来说，强度、塑性均好的材料，韧度值也高。在实际工作中常见的是承受多次小能量冲击。对多次冲击问实际工作中常见的是承受多次小能量冲击。对多次冲击问题：题： 1 1） 如果冲击能量低，冲击周次较多时，如果冲击能量低，冲击周次较多时，KVKV主要取主要取决于材料的强度，强度高则冲击韧度较好；决于材料的强度，强度高则冲击韧度较好； 2 2） 如果冲击能量高，则主要取决于材料的塑性，材如果冲击能量高，则主要取决于材料的塑性，材料塑性越高则冲击韧度较好。料塑性越高