工程材料的性能

工程材料的性能第1页，课件共28页，创作于2023年2月工程材料的性能材料的性能：用来表征材料在给定外界条件下的行为参量，包括使用性能和工艺性能。使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。第2页，课件共28页，创作于2023年2月冲击载荷和交变载荷

第一节材料的力学性能载荷的大小和方向做周期性变化一定义材料的力学性能：材料在载荷作用下所表现出来的特性。对试样缓慢加载二力学性能指标强度、刚度、塑性、硬度、冲击韧度、疲劳强度等。

材料的力学性能：静载和动载力学性能。第3页，课件共28页，创作于2023年2月三.拉伸试验拉伸试样拉伸试验机d0L0长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0第4页，课件共28页，创作于2023年2月四.低碳钢拉伸应力—应变曲线常用拉伸试样(圆截面):标距长度：

L=10d或5d施加拉伸载荷P，记录P—L曲线;或(=P/A)—(=L/L)曲线。低碳钢拉伸应力—应变曲线:颈缩阶段：到k点发生断裂。四个阶段：颈缩屈服强化弹性弹性阶段：卸载后变形可恢复。屈服阶段：变形迅速增大，材料似乎失去抵抗变形的能力。强化阶段：恢复抵抗变形的能力。第5页，课件共28页，创作于2023年2月拉伸试样的颈缩现象第6页，课件共28页，创作于2023年2月1第7页，课件共28页，创作于2023年2月由-曲线定义若干重要的比例极限p：=E

-关系是线性、弹性的。材料性能和指标：弹性模量(ElasticModulus)E=/：op段直线的斜率,反映材料抵抗弹性变形的能力。弹性极限e：弹性，pe段为非线性。

e与p数值相近。opesybk=PAk'LLL=/yspeE1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。第8页，课件共28页，创作于2023年2月反映材料是否破坏的重要强度指标。极限强度(ultimatestrength)b：

屈服极限或屈服强度(yieldstrength)ys：

材料是否出现塑性变形的重要强度指标。强度(strength):

材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。第9页，课件共28页，创作于2023年2月塑性：

伸长率n:1面缩率：A1A0材料在外力下，产生塑性变形而不断裂的性能。>5%,如低碳钢、低合金钢、青铜等延性材料：脆性材料：<5%,如铸铁、硬质合金、石料等。低碳钢，约25%左右，约为60%。第10页，课件共28页，创作于2023年2月材料的力学性能（或机械性能）指标为：E1弹性指标：弹性模量E:材料抵抗弹性变形的能力；ysb强度指标：屈服强度ys-材料发生屈服极限强度b-材料发生破坏塑性指标：延伸率和/或面缩率。第11页，课件共28页，创作于2023年2月五.硬度(hardness):是指材料抵抗其他更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常用测量硬度的方法第12页，课件共28页，创作于2023年2月(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度计

第13页，课件共28页，创作于2023年2月(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)适用范围:

＜450HBS;

＜650HBW;测头是淬火钢球测头是硬质合金球第14页，课件共28页，创作于2023年2月(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1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。第15页，课件共28页，创作于2023年2月(2)洛氏硬度HR(Rockwllhardness)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRC≈HBS第16页，课件共28页，创作于2023年2月(3)维氏硬度HV

(diamondpenetratorhardness)适用范围:测量薄板类;

HV≈HBS;第17页，课件共28页，创作于2023年2月工件(4)肖氏硬度HS(drophardness)254mm2.5gh第18页，课件共28页，创作于2023年2月六.冲击韧性(notchtoughness):材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。第19页，课件共28页，创作于2023年2月冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图第20页，课件共28页，创作于2023年2月试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:

Ak=mgH–mgh(J)

冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。

AK

ak

=(J/cm²)S0第21页，课件共28页，创作于2023年2月七.疲劳强度(fatiguestrength)（1）疲劳现象

零件在循环应力的作用下，即使工作时承受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，在经受一定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。第22页，课件共28页，创作于2023年2月（2）疲劳强度σ-1(疲劳极限

)

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。第23页，课件共28页，创作于2023年2月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:

σ-1

=(0.45～0.55)σb疲劳曲线第24页，课件共28页，创作于2023年2月(3)提高疲劳极限途径改善零件的结构形状；降低表面粗糙度值；采取表面强化第25页，课件共28页，创作于2023年2月1943年美国T-2油轮发生断裂第26页，课件共28页，创作于2023年2月八.比强度(specificstrength):

材料的强度值与密度值之比。名称密度(g/cm3)强度(Mp