金属材料的力学性能报告.ppt

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1. 屈服点、屈服强度
对具有明显屈服现象的材料
金属材料产生屈服现象的最低应力值称为屈服强度，用 ReL 表示，即
屈服强度:
ReL
FeL S0
（MPa）
对无明显屈服现象的金属材料
常用其产生0.2%塑性应变所对应的应力值作为名义屈服点，
称为名义(条件)屈服强度，用 Rp0.2表示。如高碳钢、铜合金、
Z S0 - Su 100 % S0
2. 伸长率（A）
是指试样拉断后的标距伸长量 与原始标距 之比。
用A表示，即 A Lu - L0 100 %
L0
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1. 1. 3 硬 度
硬度的含义
是指材料抵抗其它更硬物体压入其表面的能力。即表 示金属材料抵抗局部变形的能力。
硬度的表示方法
压入法 划痕法 回跳法
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教学重点、难点
教学重点
强度、硬度、塑性和韧性的概念。
教学难点
利用强度、硬度和塑性等指标综合评价材料。
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金属材料的基本知识
1.金属材料的类型：
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2. 金属材料的特点：
其他材料 20%
具有金属光泽。 具有较好的延展性，容易加工成型。 易导电、传热，是热和电的良导体。
金属材料 80%
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2 . 洛氏硬度
(1)洛氏硬度测量原理
用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径 1.588mm的淬火钢球，以相应试验力压 入待测表面，保持规定时间卸载后卸 除主试验力，以测量的残余压痕深度 增量来计算出硬度值。 实际测量时，硬度值一般有硬度计的 刻度盘上直接读出。
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洛氏硬度计
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(2) 洛氏硬度的分类及应用
铝合金等。
条件屈服强度: Rp0.2 =
F0.2 S0
（MPa）
屈服强度 — 是塑性材料选材0.0 和评定的依据。
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脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
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2. 抗拉强度（强度极限）
是指试样在拉断前所承受的最大应力。即：
Rm
Fm S0
（MPa）
式中： Rm——抗拉强度
Fm——试样在拉断前所受到的最大载（N）；
塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 A和断面收缩率 Z。 A 、Z越高，材料的塑性越好
A < 2 ~ 5% 属脆性材科
A≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
A > 10%
属塑性材料
良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。
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1.断面收缩率（Z）
是指试样拉断处横截面积的 收缩量与原始横截面积之比。 用下式表示，即：
常用的表示方法
布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度
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1. 布氏硬度 （1）布氏硬度测量原理
用一定直径的压头（球体），以相应试验力压入待测表面，保持 规定时间卸载后，测量材料表面压痕直径，以此计算出硬度值。
Βιβλιοθήκη Baidu布 氏 硬 度 计
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（2）压头：
淬火钢球 HBS （硬度值450的材料） 硬质合金钢球 HBW （硬度值450~650的材料）
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脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
灰 铸 铁 的 拉 伸 曲 线
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
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1.1.1 强度
强度：用于表示金属材料在外力作用下抵抗塑性变 形和破坏的能力。
工程上常用的 强度衡量指标
屈服点 屈服强度 抗拉强度
注意：一般多用抗拉强度作为判别金属强度高低 的指标。
金属材料 与热处理
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内容
单元一 金属材料的力学性能 单元二 金属材料的工艺性能
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教学目的和要求
掌握金属材料的强度和塑性的概念； 掌握金属材料的疲劳强度的概念； 掌握金属材料冲击韧性的概念； 掌握材料硬度的概念和三种硬度表示方法； 了解材料性能的表示方法。
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教学内容摘要
一、强度、塑性； 二、疲劳强度； 三、冲击韧性； 四、硬度
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拉伸试验
（金属的抗拉强度和塑性都是通过拉伸试验测定）
GB/T228.1-2010
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拉伸试样 （低碳钢）
d0 L0
长试样：L0 =10d0 短试样：L0 =5d0
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拉伸试验机 液压式万能电子材料试验机
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拉伸试验（应力—应变）曲线
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
静载荷
根据载荷作用性质不同 冲击载荷
疲劳载荷 静载荷是指外力的大小和方向不变或变化很缓慢的载荷； 冲击载荷是指突然增加的载荷； 疲劳载荷则是指大小和方向随时间作周期性变化的载荷。
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工件在不同载荷形式下产生的变形
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根据所加载荷形式的不同，强度表现为：
抗拉强度 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度
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（3）洛氏硬度表示方法 HR = (k-h) / 0.002 不写单位
（缩颈点） K — 断裂点
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拉伸过程变化的三个阶段
（1） 弹性变形阶段
（2） 屈服变形阶段
（3） 强化阶段
（4） 缩颈阶段
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拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
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弹性与塑性
弹性: 金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能回复 其原来形状的性能，叫做弹性。 弹性变形: 随着外力消失而消失的变形，叫做弹性变形。 塑性变形: 在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫 做塑性变形。
（3）表示方法
例如：350HBS 、 600HBW 一般，数字+布氏硬度符号或后面依次注明压头直径、实验力 以及保存时间。单位为MPa（通常不标明）
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（4）布氏硬度特点
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。
缺点：压痕大，不宜测量成品零件或薄件的硬度，以及比压头 还硬的材料。
布氏硬度适用于：常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、 退火正火钢材的硬度。调质处理钢、原材料，毛坯。 当HBS<450 时有效（HBW450-650)
So——试样原始横截面积（ mm2）。
抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。
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屈强比（ReL/ Rm ）： 0.6~0.85 屈强比高，材料利用率越高； 屈强比低，零件的可靠性越高
—— 综合考虑材料利用率和安全性
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1. 1. 2 塑 性
塑性: 金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起 破坏的性能。
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3. 金属材料性能
使用性能
力学性能 (强度、硬度、塑性、韧性等) 物理性能（指熔点、导热性、导电性、磁性等） 化学性能 (抗氧化性、抗腐蚀性等) 其它性能 (耐磨性、热硬性、消振性等)
工艺性能——加工成形的性能
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1.1 金属材料的力学性能
是指金属材料在外加载荷作用下所表现出来的抵抗能 力。