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汽车材料金属材料的力学性能.ppt


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汽车材料金属材料的力学性能
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第一节 强度与塑性
一、静拉伸试验及试样
通常用静拉伸试验来测量金属材料的强度与塑性指标。如将被测试金属材料加工成如图4-1所示的圆柱形光滑试样。
通过拉伸试验可以揭示材料在静载荷作用下的力学行为,即弹性变形、屈服阶段、塑性变形、断裂等基本过程,还可以确定材料的最基本的力学性能指标。
弹性变形阶段(Oe段)当载荷不超过Fe时,拉伸曲线Oe为直线段,试样变形完全是弹性的,卸载后试样即恢复原状。
屈服阶段(es'段)当载荷超过Fe时,若卸载的话,试样的伸长只能部分地恢复,而保留一部分残余变形。
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第一节 强度与塑性
强化阶段(s'b段) 在屈服以后,如果要使试样继续伸长,必须不断加载。随着塑变形增大,试样的抗变形能力也在逐步增加,这种现象被称为形变强化或加工硬化。
缩颈阶段或局部变形阶段(bk段) 当载荷达到最大值Fb时,试样的直径发生局部收缩,称为“缩颈”。试样变化所需载荷也随之降低,这时伸长主要集中于缩颈部位,直至断裂。
二、强度
强度是材料抵抗塑性变形或断裂的能力。强度的大小用应力来表示,即单位面积上材料抵抗变形或断裂的内力
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第一节 强度与塑性
此外,还用伸长除以试样原始标距长度的值称为应变
按作用力性质不同,强度可分为屈服点(屈服强度)、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。在工程上常用屈服强度和抗拉强度来表示金属材料强度的指标。
(屈服点)
在拉伸过程中,出现载荷不增加而试样还继续伸长的现象称为屈服。
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第一节 强度与塑性
大多数工程材料都没有明显的屈服现象,因此通常规定产生0. 2%残余伸长所对应的单位面积的载荷(Fo. z)作为条件屈服强度
(强度极限)
当拉伸试样屈服以后,欲继续变形,必须不断增加载荷。当载荷达到最大值Fn(单位为N)后,试样的某一部位截面开始急剧缩小,出现了“缩颈”,致使载荷下降,直到最后断裂。
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第一节 强度与塑性
零件在工作时承受的单位面积最大载荷不允许超过抗拉强度,否则会发生断裂破坏。
三、塑性
塑性是指断裂前材料产生永久变形的能力,塑性指标有伸长率和断面收缩率,两者均为无单位量纲。

如图4-3所示,在拉伸试验中,试样拉断后,标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。其数值可由下式求出:
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第一节 强度与塑性

试样拉断后,缩颈处截面积的最大缩减量与原横断面积的百分比称为断面收缩率。其数值可由下式求出:
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第二节 硬度
硬度是指材料抵抗另一硬物体压入其内的能力,即受压时抵抗局部塑性变形的能力。硬度是金属材料的一个重要的力学性能指标,不仅可以间接地反映材料的强度硬度试验,还可以提供耐磨性的度量。
一、洛氏硬度

洛氏硬度测量是一种压入硬度试验,但它不是测定压痕的面积,而是测定压痕的深度,以深度的大小表示材料的硬度值。

根据压头的种类和总载荷的大小,洛氏硬度常用的表示方式主要有HRA, HRB, HRC和HRF四种。
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第二节 硬度
(1) HRA 压头采用120金刚石圆锥,载荷588. 399N,测量范围HRA70以上,主要测定零件表面硬化层、硬质等材料的硬度;
(2)HRB ,载荷980. 665 N,测量范围HRB25~100,主要测定软钢、铜合金等材料的硬度。
(3)HRC 压头采用120金刚石圆锥,载荷1470. 998 N,测量范围HRC20~67,主要测定调质钢、淬火钢等材料的硬度。
(4)HRF , N,测量范围HRF25~100,常用来测量镁合金、铝合金等材料的硬度。
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第二节 硬度

符号HR前面的数值为硬度值,后面为使用的标尺

(1)优点操作简便,压痕小,适用范围广。
(2)缺点洛氏硬度测量结果分散度大,需多次测量取平均值。
二、布氏硬度

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