机械工程材料力学性能

1、第第1章章 金属材料的性能金属材料的性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.3 1.3 金属材料的工艺性能金属材料的工艺性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能力学性能是指材料在各种外力作用下抵抗变形或破坏的某些力学性能是指材料在各种外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力能力 , ,是机械制造领域选用金属材料的主要依据是机械制造领域选用金属材料的主要依据, , 而且它与而且它与各种加工工艺也有密切的关系。各种加工工艺也有密切的关系。 力学性能范围较广，力学性能范围较广， 以试以试验温度区分，验温度区

2、分， 力学性能可分为高温力学性能、力学性能可分为高温力学性能、 常温力学性常温力学性能和低温力学性。能和低温力学性。 本书主要介绍常温力学性能。本书主要介绍常温力学性能。力学性能包括强度、力学性能包括强度、 塑性、塑性、 硬度、硬度、 冲击韧性及疲劳强度等。冲击韧性及疲劳强度等。金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。金属材料在加工及使用过程中所受的外力称为载荷。 根据载根据载荷作用性质的不同，荷作用性质的不同， 对金属材料的力学性能要求也不同。对金属材料的力学性能要求也不同。 载荷按其作用性质的不同可分为以下载荷按其作用性质的不同可分为以下3 3种。种。1.1 1.1 金属材料的力学性

3、能金属材料的力学性能 静载荷：静载荷： 是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。 冲击载荷：冲击载荷： 在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。 交变载荷：交变载荷： 是指大小是指大小 方向或大小和方向随时间作周期性方向或大小和方向随时间作周期性变化的载荷。变化的载荷。机械零件在使用过程或加工过程中，机械零件在使用过程或加工过程中， 会受到不同形式外力的会受到不同形式外力的作用作用 如柴油机的连杆在工作时不仅受到拉力和压力的作用，如柴油机的连杆在工作时不仅受到拉力和压力的作用， 还要受冲击力的作用；还要受冲击力的作用； 起重机

4、上的钢丝绳受到悬吊物体的重起重机上的钢丝绳受到悬吊物体的重力作用。力作用。 根据作用形式的不同，根据作用形式的不同， 载荷可分为拉伸载荷、载荷可分为拉伸载荷、 压压缩载荷、缩载荷、 弯曲载荷、弯曲载荷、 剪切载荷和扭转载荷等，剪切载荷和扭转载荷等， 如图如图1-11-1所所示。示。图图1-1 载荷的作用形式载荷的作用形式1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能式中：式中：应力，应力，MPaMPa； F F外力，外力，N N； S S横街面积，横街面积，mmmm2 2。1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.

5、1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图12 12 圆形拉伸试样圆形拉伸试样1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-3 1-3 低碳钢的力低碳钢的力伸长曲线伸长曲线 1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-4 1-4 铸铁的力铸铁的力- -伸长曲线伸长曲线 1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属

6、材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-5 1-5 布氏硬度试验原理图布氏硬度试验原理图1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能表表1-1 1-1 根据材料和布氏硬度范围选根据材料和布氏硬度范围选择试验条件择试验条件1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-6 1-6 洛氏硬度测试过程示意图洛氏硬度测试过程示意图1.1 1.1

7、 金属材料的力学性能金属材料的力学性能表表1-2 1-2 常用洛氏硬度标尺的试验条常用洛氏硬度标尺的试验条件和适用范围件和适用范围图图1-7 HR-1501-7 HR-150型硬度计结构示意图型硬度计结构示意图1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-8 U1-8 U性缺口冲击试样性缺口冲击试样图图1-9 V1-9 V形缺口冲击试样形缺口冲击试样1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-10 1-10 冲击试验示意图冲击试验示意图1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-11 1-11 小

8、能量多次冲击工作图小能量多次冲击工作图1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能1.1 1.1 金属材料的力学性能金属材料的力学性能图图1-12 1-12 疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图图图1-13 1-13 对称循环应力图对称循环应力图1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能1.2 1.2 金属材料的物理、化学性能金属材料的物理、化学性能