金屬材料的力學性能課件.ppt

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1、機械制造基礎工程材料應用基礎緒論1、機械制造基礎的課程性質：①一門研究機械制造全過程中，金屬零件制造工藝的綜合性技術學科。②工科院校的一門綜合性技術基礎課程，是機械類專業(yè)的必修課之一。2、機械制造基礎的課程任務：可用以下表達式描述機械制造的全過程。第一章金屬材料的力學性能第一節(jié)強度與塑性第二節(jié)硬度第三節(jié)沖擊韌性第四節(jié)疲勞一、拉伸試驗在萬能材料實驗機上做拉伸實驗第一節(jié)強度與塑性二、強度金屬材料在載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強度。按外力作用的性質不同，分為：屈服強度σs、抗拉強度σb、抗壓強度σbc、抗剪強度τb等。1、屈服點與屈服強度金屬材料開始產生屈服現象時的最低應力值稱為屈服點

2、，用符號σs表示。σs=Fs/Ao式中Fs—試樣發(fā)生屈服時的載荷（N）;Ao—試樣的原始橫截面積（mm2）。工業(yè)上使用的某些金屬材料，如高碳鋼、鑄鐵等，在拉伸過程中，沒有明顯的屈服現象，無法確定其屈服點σs，按GB/T2228規(guī)定，可用屈服強度σ0.2來表示該材料開始產生塑性變形時的最低應力值。屈服強度為試樣標距部分產生0.2%殘余伸長時的應力值，即σ0.2=F0.2/Ao式中F0.2—試樣標距產生的0.2%殘余伸長時載荷（N）；Ao—試樣的原始橫截面積（mm2）。屈服強度的測定2、抗拉強度金屬材料在斷裂前所能承受的最大應力值稱為抗拉強度，用符號σb表示。σb=Fb/Ao式中Fb—試樣在斷

3、裂前所承受的載荷（N）；Ao—試樣原始橫截面積（mm2）。三、塑性金屬材料的載荷作用下，斷裂前材料發(fā)生不可逆轉永久變形的能力稱為塑性。通過拉伸試驗可測定材料的塑性。常用的塑性指標有斷后伸長率?和斷面收縮率ψ。?=(L1-L0)/L0ψ=(F0-F1)/F0第二節(jié)硬度硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力?？捎糜捕仍囼灆C測定，常用的硬度指標有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和維氏硬度HV。第三節(jié)沖擊韌性試驗時，將試樣放在試驗機兩支座上，把質量為m的擺錘抬到高H，使擺錘具有位能為mHg。擺錘落下沖斷試樣后升至h高度,具有位能為mhg，故擺錘沖斷試樣推

4、動的位能為mHg—mhg，這就是試樣變形和斷裂所消耗的功稱為沖擊吸收功AK，即AK=mg(H-h)用試樣的斷口處截面積SN（cm2）去除AK（J）即得到沖擊韌度，用ak表示，單位為J/cm2.aK=AK/SN第四節(jié)疲勞一、疲勞概念雖然零件所承受的交變應力數值小于材料的屈服強度，但在長時間運轉后也會發(fā)生斷裂，這種現象稱為疲勞斷裂。對稱循環(huán)交變應力據統計，機械零件斷裂中有80%是由于疲勞引起。二、疲勞曲線與疲勞極限試驗證明，金屬材料所受最大交變應力σmax愈大，則斷裂前所受的循環(huán)周次N（定義為疲勞壽命）愈少，這種交變應力σmax與疲勞壽命N的關系曲線稱疲勞曲線或S—N曲線工程上規(guī)定，材料經受相

5、當循環(huán)周次不發(fā)生斷裂的最大應力稱為疲勞極限，以符號σ-1表示。疲勞曲線σ-1σNσnσ2σ1N1N2NnNc鋼鐵材料：107次非鐵合金：108次部分工程材料的疲勞極限σ-1（MPa）三、提高材料疲勞極限的途徑1、設計方面盡量使用零件避免交角、缺口和截面突變，以避免應力集中及其所引起的疲勞裂紋。2、材料方面通常應使晶粒細化，減少材料內部存在的夾雜物和由于熱加工不當引起的缺陷。如疏松、氣孔和表面氧化等。3、機械加工方面要降低零件表面粗糙度值。4、零件表面強化方面可采用化學熱處理、表面淬火、噴丸處理和表面涂層等，使零件表面造成壓應力，以抵消或降低表面拉應力引起疲勞裂紋的可能性。