《工程材料》第一章 金属材料的性能

1、工程材料机械制造基础 - 第一章 金属材料的性能第一章 金属材料的性能Performance of Metal Material金属材料的力学性能金属材料的其他性能 第一节 金属材料的力学性能一.定义 : 力学性能是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。二.指标 : 弹性 、 塑性 、 韧性 、 强度、 硬度和疲劳强度等。三.拉伸试验拉伸试样拉伸试验机拉伸试样的颈缩现象四.拉伸图bse1.弹性( elasticity ):金属材料受外力作 用时产生变形,当外力去掉后能恢复 到原来形状及尺寸的性能。2.弹性变形( elastic deformation ): 随载荷撤除而消失的变形。 3.弹性

2、极限( elastic limit ): Fe 弹性极限载荷( N ) e = ( M pa ) S0 试样原始横截面积( mm2)4.强度(strength): 材料在载荷作用下抵抗 变形和破坏的能力。种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯强 度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。 (2)屈服强度( yield strength): 屈服点 S Fs s = ( M pa ) S0试样屈服时的载荷( N )试样原始横截面积( mm2) (3)条件屈服强度( 塑性变形量为0.2%)(4)抗拉强度( tensile strength ): 试样在断裂前所能承受的最大应力。 F0.2 0.2 = ( M

3、 pa ) S 0 试样原始横截面( mm2)试样产生0.2%残余塑性变 形时的载荷(N) F b 试样断裂前的最大载荷(N) b = ( M pa ) S 0 试样原始横截面积( mm2)四.塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下 产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率(percentage reduction in area): 是指试样拉断处横截面积S k 的收缩量与原始横截面积S0之比。 S0 - S k = 100% S0 (2)伸长率(延伸率) specific elongation: 是指试样拉断后的标距伸长量L k与原始标距L 0之比。 L k L 0 =

4、100% L 0 10% 属塑性材料五.硬度( hardness ):是指材料抵抗其他 硬物体压入其表面的能力。 布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV 肖氏硬度HS锉刀法常用测量硬度的方法(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )布氏硬度计 (1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )适用范围: 450HBS; 650HBW;(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness ) 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在100

5、0kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。(2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRCHBS(3)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )适用范围: 测量薄板类 ; HVHBS ;工 件(4)肖氏硬度 HS (drop hardness )254mm2.5gh(5) 锉刀法: 一组硬度差为5HRC的锉刀。例如:10HRC、15HRC、20HRC等。六.冲击韧性( notch toughness ): 材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。冲击试验机冲击试样和冲击试

6、验示意图试样冲断时所消耗的冲击功A k为: A k = m g H m g h (J) 冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。 AK a k = (J/cm) S0七.疲劳强度( fatigue strength ): 表示材料经无数次交变载荷作 用而不致引起断裂的最大应力值。钢材的循环次数一般取 N = 107有色金属的循环次数一般取 N = 108钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: -1 = (0.450.55) b1943年美国T-2油轮发生断裂八.比强度 ( specific strength ): 材料的强度值与密度值之比。名称密度(g / cm3)强度( Mpa )比强度纯铝2