电子教案与课件：《机械工程材料与成型》 第1章

1.2.1 材料的力学性能
②洛氏硬度 洛氏硬度的测试原理如图1-4所示，它 是以顶角为120°的金刚石圆锥体（见图1-4) 或直径1.588mm的淬火钢球作为压头，以一 定的压力压入材料表面，通过测量压痕深度 来确定其硬度的。
根据所加载荷和压头的不同，洛氏硬度 有三种标尺，分别以HRA、HRB、HRC表 示
一台机器要技术功能优异，安全地运行和使用,合 理的选材和加工是十分关键的一环。
1.1.2 机械工程材料的分类
1.2
材料的性能
1.2.1 材料的力学性能
1、静载时材料的力学性能
（1）弹性和刚度
材料受外力作用时产生变形，当外力去除后能恢复其原来形状的能力 称为弹性。
衡量材料抵抗弹性变形能力的机械性能指标为弹性模量E，E值可用 拉伸试验方法进行测定。
机械工程材料与成型
第一章 材料的种类与性能
CONTENTS
目录
1.1 材料的分类 1.2 材料的性能
1.1
材料的分类
1.1.1 材料与机械工程材料
材料是指那些用于制造结构、器件或其他有用产品的物质公司职务 工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。
机械工程材料是指用于制造各类机械零件、构件的材料和在机械制 造过程中所应用的工艺材料。
图 1-4 洛氏硬度试验方法示意图
1.2.1 材料的力学性能
③维氏硬度
维氏硬度采用锥面夹角为136° 的金刚石正四棱锥体，将试样表 面压出一个四方锥形的压痕，经 一定保持时间后卸除试验压力， 测量压痕对角线平均长度d，根 据d值查维氏硬度表即可求出维 氏硬度值，如图1-5所示。维氏 硬度用HV表示
1.2.1 材料的力学性能
材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力称为塑性。 常用的性能指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ
1.2.1 材料的力学性能
（4）硬度 材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力称为硬度。硬度反映了材料抵抗局 部塑性变形的能力，是检验毛坯、成品件、热处理件的重要性能指标。
常用的压入法测量硬度的指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
当载荷增加到S点时曲线转为一水平段，即应力不增加而变形继续增 加，这种现象称为“屈服”。此时若卸载，则试样不能恢复原状而是保留 一部分残余的变形，这种不能恢复的残余变形称为塑性变形。试样产生屈 服时的应力称为屈服强度（屈服点），以σs表示。
没有明显屈服现象的材料，国 家标准规定用试样标距长度产生 0.2%塑性变形时的应力值作为 该材料的屈服强度，以σ0.2表示。
1.2.1 材料的力学性能 （2）疲劳强度
承受重复或交变应力的零件不发生断裂的最大循环应力值称为疲劳强度。
1.2.1 材料的力学性能
3、高、低温性能 （1）高பைடு நூலகம்性能
金属材料在高温下、恒载荷的长期作用下产生塑性变形的现象。
1.2.1 材料的力学性能 （2）低温性能
低温脆性：当温度降到某一值时，AK值会急剧减小使材料呈脆性状态， 这种现象称为低温脆性。
1.2.2 材料的物理性能 1、密度
材料的密度是指单位体积中材料的质量。 2、熔点
熔点是指材料的熔化温度。 3、热膨胀性
材料的热膨胀性通常用线膨胀系数表征。
1.2.2 材料的物理性能 4、磁性
材料能导磁的性能叫做磁性。 5、导热性
材料的导热性用热导率（也称导热系数)λ来表征。 6、导电性
材料的导电性一般用电阻率表征。
1.2.1 材料的力学性能
2、动载时材料的力学性能 （1）冲击韧性
金属材料在冲击载荷下抵抗破 坏的能力称为冲击韧性。冲击 韧性一般是以在冲击力作用下 材料破坏时单位面积所吸收的 能量来表示的。测定冲击韧度 常用的方法是，用一个带有V 型或U型刻槽的标准试样，在 一次摆锤式弯曲冲击试验机上 弯曲折断，测定其所消耗的能 量。
1.2.3 材料的化学性能 1、耐腐蚀性
材料抵抗各种介质腐蚀破坏的能力称为耐腐蚀性。 2、抗氧化性
金属材料在加热时抵抗氧化作用的能力称抗氧化性。
1.2.4 材料的工艺性能
1、铸造性能 2、压力加工性能 3、焊接性能 4、切削加工性能 5、热处理工艺性能 6、黏结固化性能
拉伸试验是将被测材料按GB/T228-2010要求制成标准拉伸试样，在 拉伸试验机上缓慢地从试样两端由零开始加载，使之承受轴向拉力p， 并引起试样沿轴向伸长ΔL（ΔL=L1-L0)，直至试样断裂为止。
1.2.1 材料的力学性能
应力-应变曲线中直线部分的斜 率E称为弹性模量，其单位为 MPa。弹性模量E标志着材料抵 抗弹性变形的能力，用来表示 材料的刚度。其值愈大，材料 产生一定量的弹性变形所需的 应力愈大
E值仅与材料有关
应力-应变曲线中E点为试样不产生永久变形的最大应力，称为弹性极限，以σe表示。
1.2.1 材料的力学性能
（2）强度
材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力称为强度。根据外力加载方式 和不同，强度指标为分为多种，如屈服强度、抗压强度、抗弯强度和抗扭强 度等。其中以抗拉试验测得的屈服强度和抗拉强度两个指标应用是最多。
σs或σ0.2是机械零件设计和选材 的主要依据，也是衡量金属材料
承载能力大小的重要的力学性能 指标。
1.2.1 材料的力学性能
抗拉强度 应力超过屈服点时，整个试样将 发生均匀而显著的塑性变形。当达 到B点时，试样开始局部变细，出现 “颈缩”现象。此后由于试样截面 积显著减小而不足以抵抗外力的作 用，在K点发生断裂。断裂前的最大 应力称为抗拉强度，以σb表示。它 反映了材料产生最大均匀变形的抗 力。
①布氏硬度
用一定载荷F将直径为D的淬火钢球或硬质 合金球压入被测材料的表面，保持一定时间后卸 去载荷，此时被测表面将出现直径为d的压痕。 在读数显微镜下测量压痕直径，并根据所测直径 查表，得到硬度值。
材料愈软，压痕直径愈大，布氏硬度值愈低。
1.2.1 材料的力学性能 压头为淬火钢球时，布氏硬度用符号HBS表示 压头为硬质合金球时，用HBW表示