文档介绍：【课题】金属的力学性能【授课方法】讲授【目的要求】了解本课程所讲授内容及目的和任务。熟悉金属的力学性能及作用。理解力学性能的判据及定义。掌握力学性能的试验方式及应用【重点难点】强度和硬度【课时分布】绪论 25分钟强度与塑性 35分钟硬度 40分钟韧性与疲劳强度 40分钟小结 20分钟讨论及答疑 40分钟【教学过程】绪论课程性质:技术基础课。目的和任务:使学生获得常用工程材料的基础知识,为学****其它有关课程和将来从事生产技术工作奠定必要的基础。内容:金属的力学性能、金属基本知识、钢的热处理、常用金属材料、非金属材料、复合材料,以及工程材料的选用。应达到的要求:熟悉常用机械工程材料的成分、组织结构、加工工艺与性能之间的关系及变化规律。掌握常用机械工程材料的性能与应用,具有选用常用机械工程材料和改变材料性能方法的初步能力。了解与本课程有关的新材料、新技术、新工艺及其发展概况。金属的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能:在使用过程中所表现出来的性能,主要有力学性能、物理性能、化学性能。工艺性能:加工过程中所表现出来的性能。铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工性能。选材时,以力学性能为主要依据。力学性能:金属在外力作用下所表现出来的特性(金属在力作用下,显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能)。强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。强度与塑性强度:金属抵抗塑性变形和断裂的能力。通过拉伸试验测得。塑性变形:在外力作用下,发生不能恢复原状的变形。也叫永久变形。强度拉伸试验标准试样:图1-1长度样:l0=10d0; 短试样:l0=10d0拉伸力F/N伸长量Δl/㎜拉伸试验得到拉伸图。 Fb B K FsSFeEOO到Fe:弹性变形阶段Fe到Fs:塑性变形S:屈服,水平线,此时力到Fs,不增加力但长度增加。Fs到Fb:局部收缩,产生缩颈。强度的主要判据金属材料的强度用应力度量(单位截面上的内力σ),所谓内力是内部产生阻止变形的抗力。弹性极限试样产生完全弹性变形时所能承受的最大应力。σeσe=Fe/A0 (MP)屈服点试样在拉伸过程中,力不增加仍能继续伸长时的应力。σs=Fs/A0对有些材料无明显的屈服现象,规定:去掉拉伸力后,%时的应力,,σbσb=Fb/A0σb表征材料对最大均匀塑性变形的抗力。σs与σb的比值称为屈强比,屈强比越小,零件工作时的可靠性越高,因为若超载也不会立即断裂。但太小则降低材料强度的有效利用率。塑性塑性是断裂前材料发生不可逆塑性变形的能力。断后伸长率试样被拉断后,标距伸长量与原始标距的百分比。δ=(lk-l0)/l0×100%长试样用δ10表示,通常写成δ;短试样用δ5表示。断面收缩率试样被拉断后,缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。ψ=(A0-Ak)/A0×100%一般δ或ψ值越大,材料塑性越好。塑性好的材料可用轧制、锻造、冲压等方法加工成形。另超载时也可避免突然断裂,提高工作安全性。硬度硬度是材料抵抗局部变形,尤其是塑性变形、压痕或划痕的能力。是衡量金属软硬程度的判据。一定程度上反映了材料的综合力学性能,应用广泛,常作为技术条件标注在图上或工艺文件中。布氏硬度布氏硬度试验原理如图1-3。用直径为D的淬火钢球或硬质合金球做压头,以相应的试验力F将压头压入试件表面,经规定的保持时间后,去除试验力,在试件表面得到一直径为d的压痕。用试验力除以压痕表面积A,所得值即为布氏硬度值。HB。淬火钢球为压头时为HBS;硬质合金球为压头时,HBW。实际实验时布氏硬度不需要计算,由d查表得值。表示方法:120HBS10/1000/30:直径为10㎜的淬火钢球做压头,1000kgf力作用下,保持30s,测得的布氏硬度值为120。特点:压痕面积大,测量结果准确、稳定,但操作不够简便,压痕大不宜测试薄件或成品。HBS适于测量硬度值小于450的材料;HBW适于测量硬度值小于650的材料。目前用的较多的是淬火钢球为压头,用来测定灰铸铁,有色金属及退火、正火和调质的钢材。洛氏硬度原理图如图1-4用顶角为120°,在初试验力和总试验力先后作用下,将压头压入度件表面,经规定保持时间后,去除主试验力,用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验法。洛氏硬度常用的有三种HRA、HRB、HRC(最广),表1-2。特点:操作简便、迅速,测量硬度范围大,压痕小,无损于试件表面,可直接测量成品或较薄工件。测量结果不够准确,故常在试样的不同部位测定三点取平均值。韧性和疲劳强度韧性韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,它表示了金属材料抗冲击的能力。判据是通过冲击