文档介绍：第一章机械工程材料
工程材料的分类
按组成特点分:
金属材料
有机高分子材料
无机非金属材料
复合材料
按使用性能分:
结构材料
功能材料
按使用领域分:
信息材料
能源材料
机械工程材料
建筑材料
生物材料
§1-1 金属材料的主要性能
工程材料的性能可分为:
使用性能——在正常工作条件下,材料应具备的性能
力学性能,物理性能,化学性能
工艺性能——材料在加工制造中表现出的性能,显示了加工制造的难易程度
铸造性,锻造性,焊接性,切削加工性,热处理性
经济性
原材料价格,加工费用,采购与管理费用
一、金属材料的静态力学性能
——材料在外力作用下表现出的性能,显示了材料抵抗外力的能力。
(材料的力学性能通常是在试验室内模拟生产条件来确定合适的试验方法。利用不同的试验方法来确定材料的力学行为特征及评定材料力学性能的指标。这些性能指标是材料设计、材料选用、工艺评定以及材料检验的重要依据。)
常用的力学性能有:强度,塑性,硬度,冲击韧度,
疲劳极限和断裂韧度,弹性,刚度
(一)塑性、强度和静拉伸试验
静拉伸试验
拉伸曲线
弹性变形——外力去除后能完全消失的变形
塑性变形——外力去除后不能消失的变形
变形过程:
oe为纯弹性变形阶段
外力去除后试样完全恢复原状
e以上为弹塑性变形阶段
es为屈服阶段
外力不增加,试样明显伸长
sb为大量塑性变形阶段
外力增加不多,试样明显伸长
bk为缩颈阶段
试样出现集中变形,抵抗外力能力下降
ob为均匀变形
F(N)
Fb
Fs
Fe
o
L %
应力-应变曲线(σ-ε曲线)
变换:
F/S0 = σ(MPa)
S0 为试样原始截面积(mm2)
L/ L0 = ε(%)
L0 为试样标距长度
转化:
纵坐标:以应力σ表示,横坐标:以应变ε表示,
这时的曲线与试样的尺寸无关。从σ-ε曲线中可以得到两个重要的力学性能指标:强度,塑性。
p
e
s
b
塑性
——材料在外力作用下产生塑性变形(不可恢复的变形)而不断裂的能力
断后伸长率(延伸率)
δ= [( L1 - L0 )/ L0 ]╳100%
断面收缩率
ψ= [( S0 - Sk )/S0 ] ╳100%
δ和ψ越大,材料的塑性越好
塑性对材料的意义:
提高安全性
便于压力加工成型
强度
——材料材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力
比例极限:外力与变形成正比时的最大应力
σp = Fp/S0
弹性极限:保持纯弹性变形的最大应力
σe = Fe/S0
弹性模量
屈服强度:材料产生屈服时的应力(屈服点)
σs = Fs/S0 用于有明显屈服现象的材料
规定残余伸长应力:%
过去叫条件屈服强度:
抗拉强度:断裂前最大载荷时的应力(强度极限)
σb = Fb/S0