金属材料的机械性能

第一章金属材料的机械性能

机械设计中，材料的选择是按结构材料的力学性能－即机械性能来进行选择的。材料的力学性能（机械性能）：即材料抵抗外力的能力。其主要表现为：在静载荷下，动载荷下，特殊状态载荷下的力学性能。第一节静载时材料的机械性能

静载时材料的机械性能指标（力学性能指标），可用静拉伸试验测定。试验中注意：，及应力、应变图（图1－1）等概念。

一，静载时材料的机械（力学)性能

（一）弹性和刚度弹性：在应力、应变图上，如加载后应力不超过，卸载后试样即可完全恢复原状，这种不产生永久变形的性能，称为弹性。弹性极限：（图1－1）上E点的应力值，即不产生永久变形的最大应力值。比例极限：（图1－1）上P点的应力值，即保持应力与应变成正比关系的最大应力值。*与，实用中常取相同值。

刚度：在图1－1上，OP直线的斜率，是材料的弹性模量E，弹性模量E又称为刚度，它是表征材料抵抗产生弹性变形的能力（即衡量材料产生变形难易程度的指标。）。其定义式为：

E愈大，使其产生弹性变形的应力亦愈大，变形愈困难。注：＊E为材料本身的指标，随材料不同而不同。故各种钢材的弹性模量均为：

E＝190000～220000（）

E只取决于材料本身，基本不受热处理、合金化、冷热加工方式的影响。＊E的值，随温度T的升高而降低。（二梳）强针度强度恢：外熔力作羽用下席，材战料抵效抗变昏形与霉断裂的真能力立。衡量趋强度沾的指微标为健：屈服绒强度肺，抗妹拉强书度1.屈服睬强度哨：即（碑图1－1）上辫，S点的氧应力历，表示材料赞在外电力作阳用下观开始纸产生膊塑性续变形沾的最低应轧力值弓。零（符构）映件在验工作汉中一裁般不允撤许产生塑性葬变形瞒。因此,是零螺（构骂）件垒设计粗计算件时的残主要参愿数，页是材角料选壶择的刃重要昌指标窝。2.抗拉沃强度向：即图板（1－1）上帆，B点的隶应力库，是斯试样学在拉卡断前努的最佣大应困力值涂，同伴样是尝零（纤构）欠件设满计、熟选材步的重乘要指探标。注：闸＊系的比蚊值称滨为屈痕强比爆。屈达强比愈小就，构艘件可迅靠性唤愈高,但材缸料利用率卡愈低雀。＊众热处评理、需合惧金化策、基冷热沉加工领等对的数费值会产美生很愈大的要影响。（三题）塑讽性塑性骆：产寻生塑思性变盘形但肤不断认裂的罩性能予称为份塑性膛。塑额性大船小，决用伸漆长率勺，断鞋面收选缩率表示花：注：唐＊丘，近的棒值愈违大，弹材料翻塑性舌愈好逢。需承受俗各种岩变形着加工与冲击载荷哈的零胸件应资具有一予定的夏塑性脏。＊飞，馆虽然务与偏，贷，基一样议，是疫材料懂的力裕学性秀能指售标，茄但在邪零（堤构）暑件的粉设计犯中，筝却不参穷与强旨度计算暖过程森。另：胳，姨，悬，帝，撞均渣为材散料的箭整体桶强度梦标。二，券硬度--孝-静载仗时材揭料的目局部贝机械裙（力舒学）锄性能脏指标硬度俗：是指万金属昼表面极抵抗亲其它列硬物揭压入息的能决力，鼻是材遣料对宰局部越塑性援变形嗽的抗睬力。够随着久被测胜材料罪的种帖类，摆软硬堂程度洽、厚欧薄尺引寸的剖不同滨，工敞程上脊常用量的硬样度指妨标有暗：布氏扣硬度HB，洛察氏硬坦度HR访C，肖俱氏硬膊度HV，维仁氏硬域度HS等，赛各种桥硬度牙指标醉的值能之间椅，可贷以换损算。（一石）布踢氏硬咏度HB定义妖：见晓图1－2，以30伶00映kg侦f的压暑力P，将骨直径宋为D的淬尖火钢丧球压吃入金致属材们料表雄面，纽奉得到刻压痕忙直径贤为d，则雨载荷p与压汉痕面互积的测比值末，即触为布竹氏硬猴度HB值。乘实锣际上猎由HB的表味达式布可知随，测吼得压饰痕直的径d的数丧值，腰即可衬求出伸布氏彼硬度穿值。注：太薄炭、太凭硬（HB疏45答0）的越材料作不易材采用抓布氏疯硬度篇。（二弊）洛稳氏硬抵度洛氏均硬度妥，随摆测试盲时使姑用的号压头序及施闯加压毛力的活不同著，分册为HR击A、HR渐B、HR圾C等三脾种硬融度指剩标，餐最常兰用的犯为HR岛C。HR纹CP=歌15州0k授gf金刚姨石锥孕头（笨顶角脱）齿用压现痕深h值标周定,压痕快越深块，硬肤度越洪低。HR广AP=妙60斩kg址f金刚裂石锥粥头（秀顶角求）魔用压庄痕深h值标草定,压痕揭越深袋，硬载度越检低。注：HR岸C，HR溜A用于邻渗碳萝层，锁表面蛙淬火桐层，余硬质研合金材项料的叙硬度悔表示盆。HR部BP=悄10糟0k拜gf板D＝1.央58么8m立m钢球菊用压堡痕深h值标乒定,压痕慢越深米，硬添度越意低。HR昌B适用通于软刑铜,铜合义金材教料的暮硬度壮表示剧。说明队：1各种茅硬度怒值之深间有汁换算姓关系碍。2材料师的硬帮度HB与背值顺之间绩亦有避换算关狠系，折如：低碳烧钢HB约为高碳己钢HB约为调质宵合金宝钢HB约为铝铸馆件HB约为退火创青铜锐、黄荣铜HB约为这些饭关系等可用棵于热站处理尿后零樱件实雅际封值跌的测绝定，堂即可盯用实啊测零膜件硬边度值精的方驳法来炎确定扑零件睛的实拿际强抓度，喇同时近判断画零件鸟的热狗处理大质量蚀。第二两节谷动载津时材稼料的却机械稳性能动载棋荷：言主要迟有两患种形制式：冲击嗓：以盘较高雅速度述施加学到零轰件上相的载谦荷。交变伞载荷诞：其贪大小内与方朱向作浴周期驾性变刻化的育载荷捧。一，判冲骑击韧士性（卵）定义银：即王指材尾料抵幻玉抗冲愤击的冤能力乒，用有的肺值表填示。使由其锁测量蜻方法锦（见茄图1－3）确甘定的因计算彼式为仓：J/起cm式中标单位闹：1秋J/帮cm＝0.鸭1k盗gf、m/现cm冲击警韧性炒（雀）驴的大劣小，倘除取幸决于检材料教本身土外，怀还受汤温度肿，试嘱样大株小，接缺口关形状绣等的跌影响垒。说明删：1.不参叛与零钉（构喝）件晕的设琴计计曾算过泪程。2.工作傻时受术冲击樱的零乡丰件，喇进行差强度捎计算劳时,应按数经验赴选择崭有一休定志值姥的材净料。俯如：受冲膊击的杀零件废，选挖材49给J走/c悦m一般蜘载荷汁零件穷，选股材干＝29～49抖J挣/c芽m3.实际赛中，际常用滑冲击托试验梨来检彩验:①材料个的组芹织均虾匀性蜻、白遭点、氧裂纹穴等。②用旱来检替验材限料的位热处愁理质差量如肾：回灵火脆性柏，晶弯粒大术小等喜。二，盗疲劳坚强度疲劳孩断裂吃现象蜂：零纳件工驾作时亿承受闲交变首载荷风，即秘使交紫变应著力往饿往低跳于挠，物但经一定长循环雄次数后便足发生教的断妥裂现酒象。原因他：材移料内负部缺数陷，巩加工论过程驾中的宿外伤麻、划裂痕，梯设计苦不合休理引役起的应力藏集中等。疲劳偶强度推：指度在一惑定应禽力循娘环次璃数下片，不清发生辣断裂挪的最穴大应米力。常用厕疲劳承强度造指标耽为纸：――对称锅循环趴疲劳故强度――脉动叨循环击疲劳谣强度一定艘应力圾循环嘴次数尖：即去循环唇基数N（见骆后图1－4），(钢,有色蛙金属)。说明延：冲击尝韧性拐（动），指疲劳泥强度辆，都是斩材料掠的整鬼体力兵学性膀能。娘疲劳闷强度攻指标特，是插零件阁强度众计算解、选拌择材作料的疫重要林参数皆。第三颤节太特渠殊状妄态下阅材料售的机般械性挤能特殊衫状态额：指零道件的对工作诊环境客温度怒很高剪，或逝实际症材料贱内部车存在轮缺陷教时。高温误：＊室晌温下观材料珍的力内学性奶能指扰标不宜能表逗示高驰温下伍的性扒能。一般呈随温询度T上升城，E，爱，HB值下缩慧降，衔而谅，启值梯上升色。＊设砖计时摸，选粘材不寺合理拐，零谜件高骗温下质会发摆生蠕筐