文档介绍：金属材料的力学性能
教学主要内容:
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教学目的和要求:
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教学重点与难点:
材料的常用性能。
学时分配:1学时
定义:材料在使用和加工过程中表现出来的各种不同特性称为材料的性能。
分类:机械工程材料的常用性能:使用性能(力学、物理、化学)和工艺性能(加工、铸造、焊接)
第一节材料的力学性能
定义:材料在承受外力作用时所表现出来的性能称为材料的力学性能。
一、材料变形的过程
三个阶段:弹性变形、弹塑性变形、断裂。
二、刚度
定义:工程上,指构件或零件在受力时抵抗弹性变形的能力。
计算:等于材料弹性模量E与零构件截面积A的乘积。
弹性模量E:材料在弹性变形范围内,应力与应变成正比,其比值为弹性模量E=σ/ε(MPa)。它表示的是材料抵抗弹性变形的能力,反映了材料发生弹性变形的难易程度。
二、强度、塑性、硬度——材料在静载荷下的性能指标
定义:在外力作用下,材料抵抗变形或断裂的能力。
物理意义:材料在每个变形阶段的应力极限值。
(1)弹性极限σe
材料在外力作用下发生纯弹性变形的最大应力值为弹性极限σe,即A点对应的应力值,表征材料发生微量塑性变形的抗力。
(2)屈服强度σs
试样发生屈服现象时的应力值,屈服点S的应力值称为屈服强度σS,表征材料开始发生明显的塑性变形。
没有明显的屈服现象发生的材料,%塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度,,称为条件屈服强度。意义同σS。
(3)抗拉强度σb
材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大应力值σb称为抗拉强度或强度极限,表征材料的断裂抗力。
强度是零件设计和选材的主要依据。
定义:材料在外力作用下,产生塑性变形而不破断的能力称为塑性。
指标:工程上常用延伸率δ和断面收缩率ψ作为材料的塑性指标。
材料的δ和ψ值越大,塑性越好。
定义:指材料表面抵抗局部塑性变形的能力,是表征材料软硬程度的一种性能。通常材料的强度越高,硬度也越高,耐磨性也越好。
硬度指标:与试验方法有关。生产上,常用静载压入法,常用方法有:布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度HBS:淬火钢球压头,压痕大,不能测太硬度的材料,适用于测量退火和正火钢、铸铁、有色金属等材料的硬度。
洛氏硬度HRC:锥角为120°的金刚石圆锥体压头,适用于调质钢、淬火钢、渗碳钢等硬度的测量。
洛氏硬度HRB:,适用于测量有色金属、铸铁、退火态和正火态钢等。
洛氏硬度与布氏硬度相比压痕小,软硬材料都可以测量,但同样不同标尺之间不可相互比较硬度值的大小。
维氏硬度HV:锥面角为136 °的金刚石四棱锥体为压头,适于测定薄件和经表面处理零件的表面层的硬度,如渗碳层、表面淬硬层、电镀层等,以及微观组织的硬度。
维氏硬度测定的硬度值比布氏、洛氏精确,压痕小,改变负荷可测定从极软到极硬的各种材料的硬度,并统一比较。
刚度:刚度设计中,考虑构件在受力时发生的弹性变形量。主要力学性能是材料的弹性模量。如精密机床主轴等零构件。
弹性指标:在设计弹性零件时,需考虑弹性极限和弹性模量是的性能指标。如汽车板簧和各类弹簧等。
屈服强度和塑性: