金属材料力学性能.doc

第一章金属材料的力学性能教学主要内容: 1. 金属材料的常用性能指标。教学目的和要求: 1. 掌握材料的主要力学性能指标及含义。教学重点与难点: 1. 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 1 .强度定义: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σ e 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σ s 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σ S, 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,用试样标距长度产生 % 塑性变形时的应力值作为该材料的屈服强度,用σ 表示,称为条件屈服强度。意义同σ S。(3 )抗拉强度σ b 材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大应力值σ b 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。 2 .塑性定义: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。 3 .硬度定义: 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 :Φ 淬火钢球压头, 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: 一般零件的抗断