Mechanical properties of metal materials中文

《Mechanical properties of metal materials中文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、ThisdocumentincludesMechanicalpropertiesofmetalmaterials,failureanalysisanddesigncriteria(strengththeories).Itisthefundamentalsofmechanicsofmaterials.Pleaserefertoreferencesforextensivereading.第三節(jié)金屬材料的性能材料的性能有使用性能和工藝性能兩類。[使用性能]是保證工件的正常工作應(yīng)具備的性能，主要包括力學(xué)性能

2、、物理性能、化學(xué)性能等。[工藝性能]是材料在被加工過程中適應(yīng)各種冷熱加工的性能，包括鑄造性能、鍛壓性能、焊接性能、熱處理性能、切削加工性能等。本節(jié)主要講述力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能、工藝性能一、材料的力學(xué)性能載荷：零件和工具在使用過程中所受的力，按作用方式不同，可分為拉伸、壓縮、彎曲、剪切、扭轉(zhuǎn)等，又可分為靜載荷和動載荷。靜載荷——力的大小不變或變化緩慢的載荷。如靜拉力、靜壓力等。動載荷——力的大小和方向隨時間而發(fā)生改變。如沖擊載荷、交變載荷、]循環(huán)載荷等。應(yīng)力：材料在任一時刻所受的力除以橫截面積之商

3、。用“σ”表示。變形：金屬在外力的作用下尺寸和形狀的變化，“彈性變形”和“塑性變形”彈性變形——去除外力后，物體能完全恢復(fù)原狀的變形。塑性變形——當(dāng)外力取消后，物體的變形不能完全恢復(fù)，而產(chǎn)生的永久變形。力學(xué)性能：是指在力的作用下所顯示的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系的性能，通俗地講是指材料抵抗外力引起的變形和破壞的能力。強度（strength）：材料在力的作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。分為抗拉、抗壓、抗彎、抗剪強度等塑性（plasticity）：塑性是金屬在外力作用下能穩(wěn)定地改變自己的

4、形狀和尺寸，而各質(zhì)點間的聯(lián)系不被破壞的性能硬度（hardness）：材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度韌性（toughness）：韌性是指金屬在沖斷前吸收變形能量的能力，即抵抗沖擊破壞的能力······1、抗拉強度與塑性測量[拉伸試驗]：GB/T228-1987（新標(biāo)準(zhǔn)，GB/T228-2002）。采用萬能材料試驗機，給拉伸試驗緩慢施以拉力，測出拉力與變量的關(guān)系。可用于測量材料在拉力作用下的強度和塑性。拉伸試驗方法拉伸試樣拉伸試樣的頸縮[拉伸試樣]：按國家標(biāo)準(zhǔn)制作，試樣的截面

5、可以為圓形、矩形、多邊形、環(huán)形等。其中圓形拉伸試樣如圖所示。L0——原始標(biāo)距長度；d0——原始直徑。一般應(yīng)符合一定的比例關(guān)系：國際上常用的是L0/d0=5（短試樣），原始標(biāo)距長度不小于15mm；當(dāng)試樣橫截面太小時，可采用L0/d0=10（長試樣），或采用非比例試樣。L1——拉斷后試樣標(biāo)距長度；d1——拉斷后試樣斷口直徑。[拉伸曲線]：拉伸試驗中記錄的拉伸力F與伸長量ΔL（某一拉伸力時試樣的長度與原始長度的差ΔL=Lu-L0）的F—ΔL曲線稱為拉伸曲線圖。低碳鋼拉伸曲線“oe”為純彈性變形階段，卸

6、去載荷時，試樣能恢復(fù)原狀“e”點開始塑性變形“s"點出現(xiàn)“屈服”現(xiàn)象，出現(xiàn)明顯塑性變形“sb”為強化階段，試樣產(chǎn)生均勻的塑性變形，并出現(xiàn)了強化“b”點為最大載荷，試樣出現(xiàn)“縮頸”現(xiàn)象“k”點試樣被拉斷（1）強度（strength）·強度表示：強度一般用拉伸曲線上所對應(yīng)某點的應(yīng)力來表示。單位采用N/mm2(或MPa兆帕）σ=F/So式中：σ——應(yīng)力（MPa）；F——拉力（N）；So——截面積（mm2）?！姸扰袚?jù)：拉伸試驗可用于測量彈性極限、屈服強度、規(guī)定殘余伸長強度、抗拉強度等[彈性極限]：σe保持

7、純彈性變形的最大應(yīng)力。σe=Fe/So[屈服強度](yieldstrength)：σs產(chǎn)生屈服時的應(yīng)力（屈服點），亦表示材料發(fā)生明顯塑性變形時的最低應(yīng)力值。σs=Fs/So[規(guī)定殘余伸長應(yīng)力]：σr0.2產(chǎn)生0.2%殘余伸長率時的應(yīng)力。σr0.2=Fr0.2/So[抗拉強度]（tensilestrength）：σb斷裂前最大載荷時的應(yīng)力（強度極限）。σb=Fb/So·強度意義：一般機械零件或工具使用時，不允許發(fā)生塑性變形，故屈服點σs是機械設(shè)計強度計算的主要依據(jù)；抗拉強度代表材料抵抗拉斷的能力，若應(yīng)

8、力大于抗拉強度，則會發(fā)生斷裂而造成事故。工程上還通過計算屈強比（σs/σb，屈服點與抗拉強度的比值來判別材料強度的利用率，屈強比高，材料性能使用效率高，一般材料的屈強比以0.75為宜。（2）塑性（plasticity）·塑性判據(jù)：可用拉伸試驗測定斷后伸長率和斷面收縮率[斷后伸長率]（specificelongation）：δ，用斷后標(biāo)距的殘余伸長量（L1-L0）與原始標(biāo)距長度(L0)之比的百分數(shù)。δ=（L1-L0/L0)×100%*采用長、短試樣測出的斷后伸長率分別用