机械性能2课时

10疆建设职业技术学院教案首页授课时间;200 年 月 日 星 期 2节次课程名称授 课 §1-1概述内 容 §1-2金属的力学性能

机械根底

授课 普高电气05班级 普高楼宇05和要求教学重点容︵后教︶后学

1、了解金属材料的主要性能2、把握金属材料力学性能的种类及概念，领悟其试验方法3、熟知疲乏强度和金属的蠕变发生的场合1、金属材料力学性能的种类及试验方法2、金属的蠕变强度、塑性、冲击、韧性、疲乏强度、硬度、蠕变和松弛等的应用和相互关系1、课程的性质和主要内容2、本课程的主要任务一、金属材料的应用过 附二、金属材料的主要性能细程 详三、力学性能的主要指标：强度、塑性、冲击、韧性、疲乏强度、硬度、蠕变和松弛细内1、什么是金属的力学性能？各包括哪几项主要指标？各自的定义和符号是什么？210mm21000N133mm6mm，问该试样的бs

б、δ和ψ各为多少？b3、机械零件设计时主要用哪两种强度指标？为什么？4、屈服强度бs

0.2

有什么不同？5、常用的硬度试验方法有哪三种？各应用范围如何？6课 1、金属的性能包括使用性能和工艺性能两个方面结后 2,衡量金属力学性能的主要指标有：强度、塑性、冲击、韧性、疲乏强小 度、硬度、蠕变和松弛等

教研室名第一章金属的性能一.金属材料的应用

§1-1在供热通风与空调工程、工程机械、电机电器、水泵、通风机、加热设备、制冷设备等得到了广泛的应用。二.金属材料的主要性能金属的性能包括使用性能和工艺性能两个方面：使用性能指金属材料在使用条件下表现的性能，如力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能工艺性能是指金属材料在加工过程中表现出的性能，如铸造性、可锻性、可焊性和切削加工性等。一般机械在设计和选择材料时是以金属的力学性能的指标作为主要依据。§1-2一、金属力学性能的定义金属的力学性能就是指金属材料在外力作用时，所表现出的抵抗力量。二、力学性能的主要指标主要指标有：强度、塑性、冲击韧性、疲乏强度、硬度、蠕变和松弛等。三、强度〔一〕定义强度是指材料在载荷外力作用下抵抗产生塑性变形和破坏的力量。〔二〕强度的分类按载荷〔外力〕的类型、强度可分为拉伸、压缩、扭转、弯曲、剪切等几种。〔三〕金属拉伸强度的应用按载荷的类型不同，金属的强度指标也不同。测定金属拉伸强度最普遍，手册与标准上所标出的强度值，一般都指拉伸强度。〔四〕拉伸试验1-1DdLLDdLLd：试样直径，毫米；LLL=14d〔或0 0 09dL=10dL=5d0 0 0 0 0试验时，将标准试件夹在拉伸试验机的两个卡头上，渐渐加拉力直到试样被拉断为止，其拉力的大小可从拉伸试验机的刻度盘上读出。〔五〕拉伸曲线将试件的伸长为横座标，载荷〔拉力〕为纵坐标，便绘成一条用来表示试件所受载荷〔拉力〕1-21由图中可知，当载荷由零渐渐增大到Fe拉伸曲线是一条直线，此时试样伸长和载荷成正比例关系，当载荷Fe去除后，试样可恢复到原来的外形和尺寸，此阶段变形阶段。2S

1-2FeFs时，图中消灭水平阶段，即表示载荷不增加时，变形连续增加，这种现象称为屈服。S3、应力强度指标通常以“应力”表示。所谓应力，常用的拉伸强度指标有屈服强度和抗拉强度。〔六〕强度的计算1、屈服强度〔б〕s定义材料产生屈服现象时的应力，称屈服强度，又称屈服极限，用符号бs计算

表示。SFS

s A0式中：FNsA—试样拉伸前的横截面积，单位mm20条件屈服强度很多金属材料，如大多数合金钢、铜合金及铝合金的拉伸曲线，没有明显的水平阶段，脆性材料如一般铸铁、钨合金、镁合金等，甚至断裂之前也不发生塑性变形，因此工程上规定试样发生某一微量塑性变形〔0.2%〕时的应力作为该材料的屈服强度，称为条件屈服强度，并以符号б022бb

表示。定义材料由开头加载到最终断裂时止，所能承受的最大应力，称为抗拉强度，又称为强度极限，用符号бb

表示。计算F F bA0b

FNb四、塑性〔一〕定义

Amm2o塑性是指材料在载荷〔外力〕作用下，抵抗产生塑性变形而不破坏的力量。〔二〕主要指标常用的塑性指标有延长率和断面收缩率。〔三〕延长率〔δ〕1、定义它是指试样拉断后，标距长度的伸长量与原来标距长度比值的百分率。2、计算LL1 0L

100%0式中L㎜0L㎜1由于对同一材料用不同长度的试样所测得延长率〔δ〕的数值是不同的，不能直接进展比较。短试样〔L=5d〕的延长率大于长试样〔L=10d〕的延长率，因此，对不0 0 0 0同尺寸的试样应标以不同的符号，长试样用符号δ10

表示，通常写成δ；短试样用符号δ5〔四〕断面收缩率〔〕1、定义它是指试样被拉断后，横截面积的收缩量与试样原来横截面积比值的百分率。2、计算A A 0A0式中

1100%Amm20Amm21δ和代表金属材料拉断前发生塑性变形的最大力量，一般来说塑料性材料的δ和较大，而脆性材料的δ和较小。一般δ5%或10%就能满足绝大多数零件的要求。五、冲击韧性定义冲击韧性是指材料在冲击载荷使用下抵抗断裂的一种力量。用符号ak试验方法

表示。冲击韧性值是特地的冲击试验机上用一次摆锤冲击试验来测定材料抵抗冲击载荷的力量。把要试验的材料，作成标准试样，如图1-3所示。但在某些工业部门，开头采，图1-3冲击试验的标准试样 图1-4夏氏V型缺口冲击试样V1-4方向。然后将试验机上的摆锤举至肯定的高度H，然后摆锤自由下落，冲击试样。测定1-5AKA除以试样缺口处的横截面积Fak kAa K

G(Hh)

J/2k F F式中AJ；KG——摆锤重量，N；F——试样缺口处的横截面积，㎝2；H——摆锤举起的高度，m；h——冲击韧性值越大，说明材料的韧性越好。金属材料在实际使用时，绝大多数是在小能量多 次 冲 击 后 才 破 坏 的 。1-5六、硬度〔一〕定义硬度就是指材料抵抗比它更硬物体压入的能力。〔二〕测量硬度的方法测量硬度的方法很多，常用的试验方法有：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。〔三〕布氏硬度测量方法1-6所示。它是用一个直径D10mm〔5、2.5mm〕P压入被测金属外表，并保持肯定时间，然后卸去载荷，金属外表形成一个压痕，依据所PdHBS；HBW。计算1-6=2P=布氏硬度值 0.102D(D D2d2)上式中，PD布氏硬度与抗拉强度之间的近似关系低碳钢б≈3.6HBS 高碳钢бb

≈3.4HBS调质合金钢б≈3.25HBS 灰口铸铁б≈5(HBS 40)b b 3应用HBS<450退火、正火、调质及灰口铸铁等零件的硬度，不能检验薄片材料或成品。〔四〕洛氏硬度测量方法1-7120°的金钢石圆锥体或直1.588㎜〔1/16〕的淬火钢球作为压头，在肯定的压力F0.002㎜为一个硬度值。它没有单位，直接用数字表示。应用适用于较软的材料，如有色金属、退火、正火、调质钢等，它HRB25-100洛氏硬度法操作简洁快速、简便、压痕小，可测成品及薄层材料，可测最硬的金属与合金。洛氏硬度计算式为：式中100—常数；

HRC=100-

h0.002

h—主载荷所引起的塑性变形深度，单位mm；—人为规定，0.002mm1布氏硬度和洛氏硬度在数值上仍存在着肯定的关系。当HB=220~250之间，洛氏硬1度与布氏硬度值的关系为：HRC= HB10七、疲乏强度定义疲乏强度就是金属材料在很屡次交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。疲乏曲线当交变应力对称时用符号б-11-9

表示。通常用疲乏曲实际上各种金属材料不行能进展很屡次的重复试验，故应有肯定的应力循环基数。实践证明，对钢铁材料来讲，假设应力循环基数。实践证明，对钢铁材料来讲，假设应力循环次数N到达17环而不会断裂，所以钢以107为基数，同理有色金属和某些超高强度钢常取108为系数。疲乏强度与抗拉强度之间近似比例关系金属材料的疲乏强度与抗拉强度之间存在着近似比例关系：碳素钢б-1

≈〔0.4~0.55〕б；b灰口铸钢б-1有色金属б-1

≈0.4б；b≈〔0.3~0.4〕б；b很多零件虽然在工作时受到的应力在屈服点以内，但经过长时间的工作也会断裂。八、金属的蠕变定义的现象，叫做金属的蠕变。发生的场合蠕变现象主要消灭在长期处于高温下工作的锅炉、汽轮机、燃汽机、炼油和化工设备长期受热的部位，金属的蠕变在设计、使用和修理中要着重考虑。实践证明，蠕变是在肯定温度下产生的，对于碳钢多在400℃以上才发生蠕变。发生蠕变现象时间相当长，一般达几百甚至几万小时；应力并不很大，一般低于材料的屈服极限甚至低于弹性极限。常用的指标常用的指标有，蠕变极限〔蠕变强度，长久极限〔长久强度〕和长久塑性。率来评定的。蠕变现象的发生，与零件本身的化学成分，组织构造有很大的关系。为此提高材料的蠕变强度，就要从改善冶炼方法，选择合理的热处理。选材上要考虑选择耐热钢。九、金属的松驰定义发生的场合在实际中，常常承受螺栓联接。如热力管线接头处，用螺栓联接两个法兰盘，旋紧螺栓总变形不变，但拉应力自行减小。为了抑制松驰的现象，蒸汽管接头螺栓工作肯定时间后必需拧紧一次，以免产生漏水或漏气的现象。疆建设职业技术学院教案首页授课时间;200 年 月 日 星 期 2节次课程授 课§1-3内 容

机械根底 授课班级

0505和要求

1、了解什么是物理性能、化学性能和工艺性能2、熟知金属工艺性能的主要指标的不同要求选择材料

1、物理性能、化学性能和工艺性能的含义2、工艺的选择要求选择材料教容︵教学︶学后一、金属材料物理性能过程 附二、金属材料化学性能详三、金属材料工艺性能细内

1、什么是物理性能？各包括哪几项主要指标？2、什么是化学性能？各包括哪几项主要指标？3、什么是工艺性能？各包括哪几项主要指标？4、什么是金属的切削加工性、金属的铸造性能、金属的可锻性能和金属的可焊性？1、物理性能有六项主要指标课 能有切削加工性、金属的铸造性能、金属的可锻性能和金属的结后可焊性四项主要指标小3、化学性能有三项主要指标

教研室名§1-3金属材料除具有力学性能之外还包括物理性能、化学性能和工艺性能。一、物理性能不需要发生化学反响就能表现出来的性能，即金属材料导电、导热、导磁的程度，叫做金属的物理性能。它的主要指标有比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性和磁性等。〔一〕比重物理单位体积的重量叫做比重。即一个物体的重量与同等体积水重量的比值。在常用金属中，比重最重的是锇，比重为22.5；比重最轻的是钾，比重为：0.86；钢材的比重为7.87；纯铜的比重为8.93；纯铝的比重为2.7等。一般比重在5g/cm3以下的称为轻金属；比重在5g/cm3以上的称为重金属。同一种金属，温度的凹凸，成分和杂质的含量都会影响材料的比重。例如灰口铸铁6.6～7.4；低碳钢〔含碳0.1%时〕7.85；中碳钢〔含碳0.4%时〕7.81。在实际工作中一般利用比重来计算大型零、部件的数量。〔二〕熔点金属和合金从固体状态向液体转变时的深化温度叫做溶点。金属都有固定的溶点，锌等。在主要的纯金属和非金属中，熔点最高的非金属为碳，熔点为3600℃，熔点最高341044.1℃；熔点最低的231.91400～15001130～1350℃焊，熔点高的金属，可做灯丝、高速钢和硬质合金。〔三〕导电性导电性就越好，一般金属都具有良好的导电性。银的导电性最好，可以用100%来表示1%。在制造电机绕组、导线等的材料要具有良好的导电性。〔四〕导热性好。为比较金属的导热性，设导热性最好的材料银的导热率为1，则铜0.9；铝0.5；0.15；0.02利用材料的导热性，来考虑材料的加工工艺，如合金钢的导热性差，进展锻造和热处理时，应当用较低的速度进展加热，以免产生裂纹。在制造散热器，热交换器等要选用导热性好的材料。〔五〕热膨胀性金属在温度上升时，产生体积胀大现象称为热膨胀性。通常用线膨胀系统来表示，1℃时其单位长度〔㎜〕所伸长的大小〔㎜。漏气；又如汽轮机中活塞和气缸间隙不能过小，否则，升温后会造成拉缸事故。〔六〕磁性金属的导磁性能，叫做磁性。具有导磁性的金属材料能被磁铁吸引，如铁、镍、钴等都具有较高的磁性，也称为磁性金属。但对于某些金属来说，磁性也不是固定不变的，当温度上升时，磁性金属或768℃以上就没有磁性。在生产中制造永久磁铁，电动机变压器铁芯等要选用硬磁钢等。二、化学性能能。它的主要指标有耐腐蚀性，抗氧化性和化学稳定性等。〔一〕耐腐蚀性耐腐蚀性。属构造遭到破坏以及引起重大伤亡事故。这样现象在供热、空调、制药、化肥、制酸、制碱设备中要引起足够的重视，依据腐蚀介质的不同选择不同抗腐蚀的材料。〔一〕金属材料在加热时抵抗氧气氧化作用的力量，叫做抗氧化性。金属材料在加热时，氧化作用加速，如钢材在铸造、锻造、热处理、焊接等热加工时，会发生氧化和脱碳，造成材料的损耗和各种缺陷。因此在加热时常在坏件或材料的四周制造一种复原气氛和保护气氛，以免金属材料的氧化。〔三〕化学稳定性定性叫做热稳定性。如工业用的锅炉，加热设备、汽轮机、蒸气泵等设备中的很多零部件都是在高温下工作的，对制造这些设备零部件的材料要求具有良好的热稳定性。三、工艺性能所谓工艺性能是金属