文档介绍：机械工程材料第二讲材料的性能
*
第1页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
3、工艺性能是指材料在各种加工过程中所表现出来的性能。
工艺性能有：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。星期四
材料的塑性也可用断面收缩率ψ表示：
式中：Ao____试样的原始截面积，mm ；
A1____试样拉断后，断口处截面积，mm 。
δ和ψ值愈大，材料的塑性愈好。良好的塑性不仅是金属材料进行轧制、锻造、冲压、焊接的必要条件，而且在使用时万一超载，由于产生塑性变形，能够避免突然断裂。
A0
Ψ=
x100%
（A0—A1）
2
2
*
第12页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
2、脆性材料拉伸
铸铁、玻璃钢，混凝土及陶瓷等，这些材料在拉伸时，一直到断裂，变形都不显著，而且没有屈服阶段，也没有颈缩现象，只有断裂时的强度极限σb。这些材料的特点是伸长量很小，一般δ<5%，因此称它们为脆性材料。
*
第13页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
（1）灰口铸铁的应力应变曲线特点是全部图线都是曲线，没有明显的直线部分，由于直到拉断时试件的变形都非常微小，可以近似的用一条线来代替这段曲线(如图中的虚直线)，从而确定材料的弹性模量E。因此，对于虎克定律这种材料是近似的。
（2）玻璃钢的应力应变曲线的特点是直到试件拉断几乎都是直线。玻璃钢的应力应变曲线的特点是直到试件拉断几乎都是直线。
如图所示是铸铁和玻璃钢受拉伸时的应力应变曲线。脆性材料拉伸时的强度极限比塑性材料低得多。
*
第14页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
对于没有明显屈服现象的金属材料，%塑性变形时的应力，作为该材料的屈服点， 表示。
3、材料的压缩实验
金属试件常做成圆柱形，高度约为直径的1．5~3倍，高度不能太大，否则受压后容易发生弯曲变形。对于棍凝土、石料等常用方块试件。
*
第15页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
（1） 塑性材料压缩实验
当应力小于比例极限或屈服极限时，它所表现的性质与拉伸时相似，而且比例极限与弹性模量的数值，与拉伸时数值大约相等。
应力超过比例极限后，由于试验机平板与试件两端之间的摩擦力，使试件被压成鼓形。随载荷逐渐增加，最后形成饼状。无强度极限。
*
第16页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
(2)、脆性材料压缩实验
脆性材料受压时，也和受拉时一样，很小的变形下就发生破坏；但是，压缩时的强度极限，要比受拉伸时大很多倍，所以脆性材料常用作承压构件。
铸铁受压缩时的应力应变曲线如图，图中虚线表示受拉伸时的应力应变曲线。由图可见，铸铁受压缩时的强度极限约为受拉伸时的2-4倍。从图中还可看出，铸铁受压缩时与受拉伸时一样，没有明显的直线部分，也没有屈服阶段，破坏发生在与轴线约成45度的斜面上。
*
第17页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
4 、许用应力[σ]
[σ] ≤
σ为危险应力，对塑性材料有σs、 σb。对脆性材料取σr 。
n是安全系数，根据具体情况可取 、2、、3、、4等。
0
σ
n
0
机件的强度条件
σ
≤
[σ]
*
第18页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
（二）、硬度
1、硬度：材料抵抗局部变形的能力，即局部塑性变形或压痕，称为硬度。
硬度是衡量金属软硬的判据。硬度直接影响到材料的耐磨性及切削加工性，因为机械制造中的刃具、量具、模具及工作的耐磨表面都应具有足够高的硬度，才能保证其使用性能和寿命。若所加工的金属坯料的硬度过高时，则给切削加工带来困难。显然，硬度也是重要的力学性能指标，应用十分广泛。
2、硬度分类：金属材料的硬度是在硬度计上测定的。根据硬度计的测量方法不同，常用的有布氏硬度法、洛氏硬度法和维氏硬度法三种。
*
第19页，共44页，2022年，5月20日，2点56分，星期四
（1）布氏硬度（HB）
布氏硬度的测试原理如图所示。以直径为D的淬火钢球或硬质合金球为压头，在载荷F的静压力下，将压头压入被测材料的表面；停留若干秒后，卸去载荷。然后，采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的硬度表格中查出相应的HB值。
HB=F/S=F/πDh（N/mm ）