金属材料的力学性能分析.pptx
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1、强度与塑性强度与塑性 作用在机件上的外力载荷FFF=F (MPa)外力 内力应力FF静载荷动载荷=F/S一.常用术语1.应力与应变应力:物体内部任一截面单位面积上的相互作用力。同截面垂直的称为“正应力”或“法向应力”,同截面相切的称为“剪应力”或“切应力”。第1页/共31页FF拉伸前拉伸后应变:物体形状尺寸所发生的相对改变。物体内部某处的线段在变形后长度的改变值同线段原长之比值称为“线应变”第2页/共31页(1)弹性变形:材料受外力作用时产生变形,当外力去除后恢复其原来形状,这种随外力消失而消失的变形,称为弹性变形。2.2.两种基本变形两种基本变形FFF第3页/共31页(2)塑性变形:材料在外
2、力作用下产生永久的不可恢复的变形,称为塑性变形。FFF第4页/共31页拉伸试验FFL拉伸前拉伸后第5页/共31页第6页/共31页kbb 极限载荷点Fee 弹性极限点sS 屈服点K 断裂点拉伸曲线应力应变曲线o材料的拉伸曲线1、oe段:直线、弹性变形2、es段:曲线、弹性变形+塑性变形5、b点出现缩颈现象,即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低,拉伸力达到最大值,而后降低,但变形量增大,K点时试样发生断裂。3、s s段:水平线(略有波动)明显的塑性变形屈服现象,作用的力基本不变,试样连续伸长。4、sb曲线:弹性变形+均匀塑性变形s第7页/共31页1 1强度强度材料在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂
3、的能力。(1)弹性极限(e)指金属材料能保持弹性变形的最大应力。e=Fe/S0 (MPa)它表征了材料抵抗弹性变形的能力。(2)屈服强度(S)指材料在外力作用下,产生屈服现象时的最小应力。S=Fs/S0 (MPa)它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。第8页/共31页当材料单位面积上所受的应力es时,材料将产生明显的塑性变形。条件屈服强度:0.2=F 0.2/S0 (MPa)屈服强度 是塑性材料选材和评定的依据。0.2%l0 bkFes对于低塑性材料或脆性材料:第9页/共31页 b=Fb/S0 (MPa)(3)抗拉强度(b)抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。它表征了材料在拉伸条件下所能
4、承受的最大应力。抗拉强度 是脆性材料选材的依据。物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力屈服强度与抗拉强度的比值S/b称为屈强比。屈强比小,工程构件的可靠性高,说明即使外载荷或某些意外因素使金属变形,也不至于立即断裂。但若屈强比过小,则材料强度的有效利用率太低。第10页/共31页2.塑性常用 和 作为衡量塑性的指标。伸长率:材料在外力作用下,产生永久变形而不引起破坏的能力。断面收缩率:FFL良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。第11页/共31页3刚度 在弹性阶段:材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。比例系数E 称为弹性模量,它反映材料对弹性变形的抗力,代表材料的“刚度”。所以:
5、E 材料抵抗弹性变形的能力越大。弹性模量的大小主要取决于材料的本性,随温度升高而逐渐降低。第12页/共31页4 4、硬度、硬度定义:材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。定义:材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。1)1)布氏硬度布氏硬度HBHB布氏硬度计第13页/共31页压压头头为为钢钢球球时时,布布氏氏硬硬度度用用符符号号HBS表表示示,适适用用于于布布氏氏硬硬度值在度值在450以下的材料。以下的材料。压压头头为为硬硬质质合合金金球球时时,用用符符号号HBW表表示示,适适用用于于布布氏氏硬硬度在度在650以下的材料。以下的材料。l120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000
6、kgf载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。布氏硬度压痕表示方法:硬度值+HBS(HBW)+D+F+t第14页/共31页布氏硬度的优点:布氏硬度的优点:测量误差小,数据稳定。测量误差小,数据稳定。缺点:缺点:压痕大,不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的压痕大,不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。材料。应用:应用:适于测量适于测量退火、正火、调质钢退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属铸铁及有色金属的硬度。的硬度。材料的材料的 b与与HB之间的经验关系:之间的经验关系:对于低碳钢对于低碳钢:b(MPa)3.6HB 对于高碳钢:对于高碳钢:b(MPa)3.4HB 对于铸铁:对于铸铁:b(
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