2020年材料的性能.ppt

在静载荷下
强度、塑性
硬度：布氏硬度、洛氏硬度等
在冲击载荷下
冲击韧度
在交变载荷下
疲劳强度
定义：指材料在外力的作用下所表现出来的特性。
载荷
§一、 材料的力学性能
材料的性能
2021/1/12
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拉伸试样
静载拉伸试验机
应力R( ) = F/S0
应变e() = (l-l0)/l0
（一）弹性与刚度
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典型材料的R—e曲线
（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷）
（b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）
（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、高碳钢）
e
e
e
R
R
R
ReL
(a)
(b)
(c)
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弹性模量E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
弹性模量大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量影响很小。可通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。
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（二）强度
强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
弹性极限Re ：试样保持纯弹性变形的
最大应力值。
屈服强度ReL：材料发生塑性变形时的最小应力值。
：%时的应力值。（ 与ReL 的意义相同！）
抗拉强度Rm：材料断裂前所承受的最大应力值。
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（三）塑性材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
断后伸长率：
断面收缩率：
断裂后
拉伸试样的颈缩现象
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说明：
① A和Z↑，材料的塑性↑
② 直径d0 相同时，l0， A 。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。
当l0=10d0 时，；
当l0=5d0 时，伸长率用A 表示。显然A>
③ A <5% 时，无颈缩，为脆性材料
A > 5% 时，有颈缩，为塑性材料
④用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一般，A达5％或Z达10％的材料，即可满足大多数零件的使用要求。
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（四）硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能力。是表征材料力学性能的综合参数。
一般，硬度↑强度↑耐磨性↑塑性↓
1、布氏硬度HBW
优点：重复性强，测量误差小。具有较高的测量精度。数据稳定。
缺点：压痕大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
适于：较软材料，如铸铁、退火或正火钢及有色金属的硬度
压头
淬火钢球
硬质合金球
符号
HBS
HBW
范围
HB≤450
HBW≤650
应用
退火和正火钢、铸铁、有色金属等软材料
布氏硬度值≤650HBW的材料
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HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较大小。
例如： 50HRC < 70HRA 〤
50HRB > 40HRC 〤
HRA(高等硬度)：硬质合金、表面淬火层和渗碳层。
HRB (低等硬度) ：有色金属、铸铁和退火、正火钢等。
HRC (中等硬度) ：调质钢、淬火钢。
优点：操作迅速、简便，由表盘直接读出硬度值；压痕小，适用范围广。
缺点：精度较差，硬度值波动较大。
不适于测量组织不均匀材料。
2、洛氏硬度
HRB
压头、
硬度符号
120º金刚石圆锥体
淬火钢球：
HRA
HRC
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优点：维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。
维氏硬度可测定从很软到很硬的各种材料，
可测定较薄材料和各种表面渗层，且准确度高。
测量薄件、化学热处理件、表面硬化层的硬度（如渗层、
表面淬硬层、电镀层等），以及微观组织的硬度。
缺点：测试过程较繁琐。不宜用于成批生产时的常规检验。
4、显微硬度
显微硬度实验原理与维氏硬度完全相同，但精度要求高。可用于金相组织中相的硬度以及材料表层硬度大小的测量。
3、维氏硬度HV
压头：锥面夹角为136º 的金刚石正四棱锥体
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