金属的力学性能剖析.pptx
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1、材料的性能使用性能工艺性能 物理性能 化学性能 力学性能 热处理性能铸造性能焊接性能锻造性能切削加工性能 第1页/共35页材料分类复合材料金属材料陶瓷材料高分子材料第2页/共35页第一章 金属材料的力学性能 本节重点:金属材料的力学性能主要内容:金属材料的力学性能,包括材料的强 度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳 强度等。本节难点:各性能指标的物理意义和测定方法第3页/共35页第一节 拉伸试验及强度和塑性一、拉伸试验及拉伸曲线拉伸试验机第4页/共35页第5页/共35页第6页/共35页拉伸试样的颈缩现象第7页/共35页2、应力与应变曲线应力:单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受的载荷除以试样的原
2、始横截面积S 0表示:F 载荷(N)=(M pa)S 0 原始横截面积(mm2)应变:单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以试样的原始标距表示:l伸长量(mm)=l 0原始长度(mm)应力应变曲线(-曲线):形状和拉伸曲线相同,单位不同第8页/共35页op段:比例弹性变形 阶段;pe段:非比例弹性变形阶段;平台或锯齿(s段):屈服阶段;sb段:均匀塑性变形阶段,是强化阶段。b点:形成了“缩颈”。bk段:非均匀变形阶段,承载下降,到k点断裂。第9页/共35页二、常用强度判据 强度:材料在外力作用,抵抗塑性变形 和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指标:规定非比例伸长应力(p)屈服点(s)或
3、规定残余伸长应力(r)抗拉强度(b)第10页/共35页1、规定非比例伸长应力规定非比例伸长率为0.01%时的应力规定非比例伸长率为0.05%时的应力试验非比例伸长为规定量时的拉力(N)试验原始横截面积(mm2)是一些重要零件设计的力学依据第11页/共35页2、屈服点和规定残余伸长应力产生规定残余伸长时的拉力(N)规定残余伸长应力规定残余伸长率为0.2%时的应力材料屈服时的拉力(N)屈服点(屈服极限)原标准(GB228-76):屈服强度第12页/共35页3、抗拉强度(曾称强度极限)拉伸过程中最大的拉力(N)抗拉强度:材料在拉伸条件下所能承受最大力的应力值是设计和选材的主要依据之一,是工程技术上的
4、主要强度指标。第13页/共35页三、塑性判据 塑性:材料在外力作用,抵抗塑性变形 和断裂的能力。常用的塑性判据:拉伸时的断后伸长率和断面收缩率第14页/共35页1、断后伸长率由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率数值不同,因此应注明试样尺寸比例。试样拉断后的标距(mm)试样原始标距(mm)第15页/共35页2、断面收缩率试样断裂后缩颈处的最小横截面积(mm2)试样原始截面积(mm2)强度是表征材料变形抗力指标,塑性是描述变形能力的指标。注:第16页/共35页练习题一拉力试样的原标距长度为50mm,直径为10mm,经拉力试验后,将已断裂的试样对接起来测量,若最后的标距长度为71mm,颈缩区
5、的最小直径为4.9mm,试求该材料的伸长率和断面收缩率的值?解:=(71-50)/50 x100%=42%S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2)S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2)=(S0-S1)/S0 x100%=24%第17页/共35页练习题二某工厂买回一批材料(要求:s230MPa;b410MPa;523%;50%)做短试样(0=50;0=10mm)拉伸试验,结果如下:Fs=19KN,Fb=34.5KN;l1=63.1mm;d1=6.3mm;问买回的材料合格吗?解:根据试验结果计算如下:sFss(19x1000)/(3.14x52)=242 230MPa b
6、 Fb s(34.5x1000)/(3.14x52)=439.5 410MP5 l l 0 x100%(63.1-50)/50 x100%=26.2%23%S S 0 x100%60.31%50%材料的各项指标均合格,因此买回的材料合格。第18页/共35页第二节 硬 度硬度:硬度试验方法压入法 划痕法回跳法指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力(金属材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、压痕或划痕的能力)布氏硬度(HB)洛氏硬度(HR)维氏硬度(HRC)显微硬度 莫氏硬度肖氏硬度第19页/共35页一、布氏硬度1、测定原理布氏硬度计 第20页/共35页试验时,根据被测的材料不同,球直径、试验力及试验力
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