【大学】金属的性能课件

第一节金属的力学性能第一章金属的性能第二节金属的工艺性能回主页第一节金属的力学性能第一章金属的性能第二节金属的1第一节金属的力学性能一、强度四、冲击韧性三、硬度二、塑性上一页下一页回主页.第一节金属的力学性能一、强度四、冲击韧性三、2（一）强度的概念（二）强度的测定——拉伸实验（三）强度指标一、强度返回上一页下一页回主页.（一）强度的概念（二）强度的测定——拉伸实验（三）强度指标一3指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。1.定义2.应用强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。（一）强度的概念返回上一页下一页回主页.指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。4（二）强度的测定——拉伸实验1.拉伸试样（GB6397-86）2.力—伸长曲线（以低碳钢试样为例）3.脆性材料的拉伸曲线返回上一页下一页回主页.（二）强度的测定——拉伸实验1.拉伸试样（GB6397-851.拉伸试样（GB6397-86）长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0返回上一页下一页回主页.1.拉伸试样（GB6397-86）长试样：L0=10d0短62.力——伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段颈缩现象拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。强化阶段返回上一页下一页回主页

.2.力——伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段颈缩现象拉伸试验中得7ΔLF03.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。

返回上一页下一页回主页.ΔLF03.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材8（三）强度指标1.屈服点2.抗拉强度在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力，用符号σs表示。材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号σb表示。脆性材料的屈服点：试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到试样标距长度的0.2%时的应力，用符号σ0.2表示。返回上一页下一页回主页.（三）强度指标1.屈服点2.抗拉强度在拉伸试验过程中9FsA0σs=1.屈服点

应用：σs和σ0.2常作为零件选材和设计的依据。脆性材料的屈服点ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=返回上一页下一页回主页计算公式.FsA0σs=1.屈服点应用：σs和σ0.2常作为零件选材10

σb=FbA02.抗拉强度应用：脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据。返回上一页下一页回主页计算公式.σb=FbA02.抗拉强度应用：脆性材料制作机械零11（二）衡量指标二、塑性金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率：伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。返回上一页下一页回主页（一）定义.（二）衡量指标二、塑性金属材料断裂前发生永久变形12伸长率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——试样拉断后的标距,mm;l0——试样的原始标距,mm。返回上一页下一页回主页.伸长率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——试样拉断13断面收缩率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——试样原始横截面积,mm2；S1——颈缩处的横截面积,mm2

。返回上一页下一页回主页.断面收缩率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——试样14（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理2.应用3.优缺点

1.原理2.应用3.优缺点4.实验（录像）4.实验（录像）返回上一页下一页回主页.（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理215（一）布氏硬度布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。返回上一页下一页回主页.（一）布氏硬度布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质16

布氏硬度试验原理图..171.原理布氏硬度=

FA凹=2FπD[D-（D²-d²）½]（一）布氏硬度返回上一页下一页回主页.1.原理布氏硬度=F=2F（一）布氏硬度返18（一）布氏硬度使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用硬度合金压头时用符号HBW表示。在实际测试时，不必用公式计算，一般用读数显微镜测出压痕直径d，然后根据d大小查表，即可求出所测的硬度值。举例:.（一）布氏硬度使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用19测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<650的金属材料。3.优缺点2.应用压痕大，测量准确，但不能测量成品件。返回上一页下一页回主页.测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<204.实验（录像）返回上一页下一页回主页.4.实验（录像）返回上一页下一页回主页.211.原理（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主页加初载荷加主载荷卸除主载荷读硬度值.1.原理（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主22（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主页.（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主页.232.应用范围20~671500N120°金刚石圆锥体HRC25~1001000N1.588mm钢球HRB70~85600N120°金刚石圆锥体HRA返回上一页下一页回主页常用洛氏硬度标度的试验范围.2.应用范围20~671500N120°金刚石圆锥体HRC24优点：操作简便、迅速，效率高，可直接测量成品件及高硬度的材料。3.优缺点缺点：压痕小，测量不准确，需多次测量。返回上一页下一页回主页优点：操作简便、迅速，效率3.优缺点缺点：压痕小，测量不准254.实验（录像）返回上一页下一页回主页.4.实验（录像）返回上一页下一页回主页.26

四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。（三）冲击试验原理及方法（一）定义（二）冲击试样返回上一页下一页回主页.四、冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。（三27..28计算公式Ak=GH1

-GH2

=G（H1

-H2）试验原理：试样被冲断过程中吸收的能量即冲击吸收功（Ak）等于摆锤冲击试样前后的势能差。返回上一页下一页回主页试验过程如图所示。冲击韧度（ak）：冲击吸收功除以试样缺口处截面积。计算公式试验原理：试样被冲断过程中吸收的能量即29..30

（五）疲劳强度

材料在指定循环基数下不产生疲劳断裂所能承受的最大应力。.（五）疲劳强度.31

..32..33第一节金属的力学性能第一章金属的性能第二节金属的工艺性能回主页第一节金属的力学性能第一章金属的性能第二节金属的34第一节金属的力学性能一、强度四、冲击韧性三、硬度二、塑性上一页下一页回主页.第一节金属的力学性能一、强度四、冲击韧性三、35（一）强度的概念（二）强度的测定——拉伸实验（三）强度指标一、强度返回上一页下一页回主页.（一）强度的概念（二）强度的测定——拉伸实验（三）强度指标一36指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。1.定义2.应用强度是机械零件（或工程构件）在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特别是选材和设计的主要依据。（一）强度的概念返回上一页下一页回主页.指金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力。37（二）强度的测定——拉伸实验1.拉伸试样（GB6397-86）2.力—伸长曲线（以低碳钢试样为例）3.脆性材料的拉伸曲线返回上一页下一页回主页.（二）强度的测定——拉伸实验1.拉伸试样（GB6397-8381.拉伸试样（GB6397-86）长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0返回上一页下一页回主页.1.拉伸试样（GB6397-86）长试样：L0=10d0短392.力——伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段颈缩现象拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。强化阶段返回上一页下一页回主页

.2.力——伸长曲线弹性变形阶段屈服阶段颈缩现象拉伸试验中得40ΔLF03.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。

返回上一页下一页回主页.ΔLF03.脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）脆性材41（三）强度指标1.屈服点2.抗拉强度在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力，用符号σs表示。材料在断裂前所能承受的最大应力，用符号σb表示。脆性材料的屈服点：试样卸除载荷后，其标距部分的残余伸长率达到试样标距长度的0.2%时的应力，用符号σ0.2表示。返回上一页下一页回主页.（三）强度指标1.屈服点2.抗拉强度在拉伸试验过程中42FsA0σs=1.屈服点

应用：σs和σ0.2常作为零件选材和设计的依据。脆性材料的屈服点ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=返回上一页下一页回主页计算公式.FsA0σs=1.屈服点应用：σs和σ0.2常作为零件选材43

σb=FbA02.抗拉强度应用：脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据。返回上一页下一页回主页计算公式.σb=FbA02.抗拉强度应用：脆性材料制作机械零44（二）衡量指标二、塑性金属材料断裂前发生永久变形的能力。断面收缩率：伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。试样拉断后，颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。返回上一页下一页回主页（一）定义.（二）衡量指标二、塑性金属材料断裂前发生永久变形45伸长率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——试样拉断后的标距,mm;l0——试样的原始标距,mm。返回上一页下一页回主页.伸长率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——试样拉断46断面收缩率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——试样原始横截面积,mm2；S1——颈缩处的横截面积,mm2

。返回上一页下一页回主页.断面收缩率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——试样47（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理2.应用3.优缺点

1.原理2.应用3.优缺点4.实验（录像）4.实验（录像）返回上一页下一页回主页.（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理248（一）布氏硬度布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，用测量的表面压痕直径计算硬度的一种压痕硬度试验。返回上一页下一页回主页.（一）布氏硬度布氏硬度试验是指用一定直径的球体（钢球或硬质49

布氏硬度试验原理图..501.原理布氏硬度=

FA凹=2FπD[D-（D²-d²）½]（一）布氏硬度返回上一页下一页回主页.1.原理布氏硬度=F=2F（一）布氏硬度返51（一）布氏硬度使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用硬度合金压头时用符号HBW表示。在实际测试时，不必用公式计算，一般用读数显微镜测出压痕直径d，然后根据d大小查表，即可求出所测的硬度值。举例:.（一）布氏硬度使用刚球压头时布氏硬度值用符号HBS表示；使用52测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<650的金属材料。3.优缺点2.应用压痕大，测量准确，但不能测量成品件。返回上一页下一页回主页.测量比较软的材料。测量范围HBS<450、HBW<534.实验（录像）返回上一页下一页回主页.4.实验（录像）返回上一页下一页回主页.541.原理（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主页加初载荷加主载荷卸除主载荷读硬度值.1.原理（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主55（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主页.（二）洛氏硬度返回上一页下一页回主页.562.应用范围20~671500N120°金刚石圆锥体HRC25~1001000N1.588mm钢球HRB70~85600N120°金