《材料的力學性能》PPT課件.ppt

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1、第一章材料的力學性能學習要求理解材料常用力學性能指標:強度、彈性模量、彈性極限、屈服強度、抗拉強度、塑性、伸長率、斷面收縮率、布氏硬度、洛氏硬度、沖擊韌度、疲勞、疲勞強度等的物理意義；了解強度、塑性、硬度及沖擊韌度指標的測試方法及使用性能數(shù)據(jù)時的局限性。重點掌握布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)缺點、相互關系和應用場合。材料的力學性能是材料在一定環(huán)境因素下承受外加載荷時所表現(xiàn)出的行為，通常表現(xiàn)為變形和斷裂。1.1靜載力學性能靜載荷是指大小不變或變化過程緩慢的載荷：強度、塑性和硬度等。第一章材料的力學性能1.1.1承受靜拉伸時的力學性能指標：拉伸實驗（GB/T228-2002）：（1）彈性

2、和剛性1）彈性極限(σe)：2）彈性模量（E）：（2）強度：材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力。1）屈服強度(σs)：塑性變形發(fā)生而外加力不增加的應力點。單位：N/mm2或MPa。條件屈服強度（規(guī)定殘余延伸強度）：Rr0.22）抗拉強度（σb）：材料在拉伸過程中的最大應力。（3）塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。1）斷后伸長率（δ）：斷后試樣標距與原始標距之比的百分率，即2）斷面收縮率（ψ）：斷后橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積之比的百分率，即1.1.2硬度要求壓痕直徑d與壓頭直徑D的比值在0.24~0.6之間。特點：1）壓痕面積大，測量誤差小，與強度之間

3、有較好的對應關系。2）不宜于成品零件和薄而小的零件，需測量d值。（N/mm2)硬度是指材料在表面的不大體積內(nèi)抵抗變形或者破斷的能力。（1）布氏硬度：GB/T231.1-2002《金屬布氏硬度試驗》定義：單位壓痕面積承受的平均應力乘一常數(shù)，即表示方法：硬度值+HBW+球直徑(mm)+試驗力數(shù)字(kgf)+與規(guī)定時間（10~15s)不同的時間。例：350HBW5/750；600HBW1/30/20；（2）洛氏硬度：(GB/T230.1-2004《金屬洛氏硬度試驗)表示方法、試驗條件和應用范圍：符號壓頭類型總載荷/N測量范圍應用舉例HRAHRBHRC120°金剛石圓錐Φ1.588m

4、m淬火鋼球120°金剛石圓錐588.4980.7147170~85HRA20~100HRB20~67HRC高硬度表面退火鋼、鑄鐵淬火回火鋼特點：1）操作簡便迅速，生產(chǎn)效率高；2）壓痕小，可對工件直接進行檢驗；3）可測各種軟硬不同和厚薄不同的試樣硬度；4）壓痕小，代表性差；5）用不同表尺測得的硬度值不能直接進行比較，也不能彼此互換。（3）維氏硬度和顯微硬度：(GB/T4340.1-1999《金屬維氏硬度試驗》)表示方法：硬度值+HV+試驗力數(shù)字(kgf)+與規(guī)定時間（10~15s)不同的時間。例：640HV30/20特點：1）測定范圍寬，適合各種軟、硬不同的材料；特別適合薄工件

5、或薄表面硬化層的硬度測試；2）硬度值需要測量對角線才能計算或查表得出，效率較低。顯微硬度：小載荷維氏硬度試驗，試驗載荷在1000g以下、壓痕對角線長度以μm計，用于材料微區(qū)硬度測試。1.2動載力學性能動載荷是指由于運動而產(chǎn)生的作用在構件上的作用力，根據(jù)作用性質的不同分為沖擊載荷和交變載荷。主要動載力學性能指標有：沖擊韌性、疲勞強度。1.2.1沖擊韌性沖擊韌性是很大的速度作用于構件上的載荷。評定材料承受沖擊載荷的能力，需要用材料的韌性指標。材料的韌性是指材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的過程。評定材料韌性的指標是沖擊韌度和多沖抗力。（1）沖擊韌度：（GB/T229-199

6、4）一次擺錘試驗：沖擊吸收功：AK=G（H1-H2）（單位J）沖擊韌度：沖擊韌度aK表示單位面積的平均沖擊功值，是一個數(shù)學平均值，與試樣的實際承載情況有一定的距離，故目前多直接用沖擊吸收功AK作為材料抵抗沖擊作用的力學性能指標。工程意義：反映原始材料的冶金質量和熱加工產(chǎn)品的質量。（2）多沖抗力：在落錘式多次沖擊試驗機上進行。沖擊頻率為450周次/min和600周次/min，沖擊能量（0.1~1.5J）。記錄試驗過程中沖擊功與沖斷次數(shù)A-N的關系曲線，將試樣斷裂前的沖擊次數(shù)作為多沖抗力指標。材料抵抗大能量一次沖擊的能力主要取決于其塑性，而抵抗小能量多次沖擊的能力主要取決于其強度

7、。1.2.2疲勞強度許多零件在交變載荷下工作。所謂交變載荷是指其大小、方向隨時間發(fā)生周期循環(huán)變化的載荷。零件在交變載荷作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂屬于低應力脆性斷裂。機器零件的斷裂失效中80%以上屬于疲勞斷裂。評定材料疲勞抗力的指標是疲勞強度，疲勞強度表示材料經(jīng)受無限多次循環(huán)而不斷裂的最大應力，記為Rr。下標r表示應力對稱循環(huán)系數(shù)。對于金屬材料用旋轉彎曲試驗方法測定在對稱循環(huán)條件下材料的疲勞極限（R-1）。工程上常規(guī)定N=108次時對應的應力作為條件疲勞極限。影響疲勞強度的因素：循環(huán)應力特