第1章---金属材料的说课材料
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(2)屈服点 屈服点:即试样在拉伸过程中力不增加 (保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的 应力。在拉伸曲线上s点对应的应力为屈服 点。
σs=Fs / S0
式中 σs——屈服点( MPa ); Fs——试样开始产生屈服现象时
的载荷(N); S0——试样原始横截面积,( mm 2)。
条件屈服强度
高碳钢、铸铁等脆性材料在拉伸图中没 有明显的水平阶段(即屈服现象),也不 产生颈缩,而直接被拉断。为了衡量这些 材料的屈服特性,规定产生永久残余变形等 于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力, 称为条件屈服强度或简称屈服强度,用符
第1章---金属材料的
一、 强度与塑性
• 1、 强度 强度是指金属材料在静荷作用下抵抗永 久变形和断裂 的能力。由于载荷的作用方式有拉 伸、压缩、弯曲、剪切等形式,所以强度也分为 抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。 各种强度间常有一定的联系,使用中一般以抗拉 强度作为最基本的强度指标。
• 2、 塑性 塑性是指金属材料在载荷作用下发生不 可逆变形的能力,也就是金属材料在断裂前发生 塑性变形的能力。衡量金属材料塑性能力的指标 是延伸率和断面收缩率。
(1)弹性极限
• 即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最
大应力。拉伸曲线e点对应的应力σe为弹性极限:
σe= Fe / S0
式中 σe ——弹性极限(MPa); F e ——试样产生完全弹性变形时的最大载荷
(N); S0 ——试样原始横截面积(mm 2)。
MPa与Pa的换算
• 我国法定压力单位为帕斯卡(简称帕), 符号为Pa,1Pa =1N/m2。由于Pa太小,工 程上常用其倍数单位MPa(兆帕)来表示。 1兆帕(MPa)=1000000帕(Pa) 。Mpa,也是 压强单位,读作兆帕,也就是百万(M)帕 斯卡(Pa)。1MPa=1000000Pa=1.00牛 /平方毫米=(1/9.8=0.102)千克力/ 平方毫米 。
金属材料的硬度可用硬度仪来测试,常 用的硬指标有布氏硬度、洛氏硬度等。
(硬度视频演示)
1.布氏硬度(HB)
布氏硬度(HB)=载荷与压痕面积之比。单位 为
Kmf/mm2(N/mm2),1kgf/9.806N=0.102. 用直径D的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力 P下,将钢球垂直地压入金属表面,并保持压力到 规定的时间后卸荷,测压痕直径d.
HB=F/S (N/mm2)
单位一般不写
F—载荷,N(kgf)
S-压痕面积.
布氏硬度试验原理图
布氏硬度试验的F/D2值的选择
• 根据被测金属材料的种类和试样厚度、选用不同大小的球 体直径D,施加的试验力F和试验力保持时间,按表1—1 所列的布氏硬变试验规范正确选择 。
布氏硬度试验规范
材料
钢及铸铁
铜及其合金
号σ0.2表示。
• 计算公式:
σ = 0.2
F0.2 S0
(3) 抗拉强度(强度极限):材料承受最大载荷时
的应力。用σb表示。
计算公式:
σb=
Fb S0
应用:制作机械零件和工 程构件时的选材和设计的依据 。
2、塑性指标
• 即断裂前材料发生不可逆永久变形的能力,称塑
性。塑性是金属材料的主要力学性能指标。 • 衡量塑性的依据是伸长率和断面收缩率。
F
弹 性 变 形
塑性变形:外力 去除后不能消失 的变形
塑
b
性 屈服
变
形
s
e
O
Fs Fb
缩颈
断裂
k
L
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
试件从拉伸到断裂经过 的4个阶段
• 1、弹性变形阶段(试件变形随载荷的作用而产生,随
载荷的去除而消失。在弹性阶段中,应力与应变成正比,
呈线性关系,这种关系称胡克定理。当载荷超过FP 时材料
还将产生微量的塑性变形,它不能随载荷去除而消失)
• 2、屈服变形阶段(当载荷增加到FS 时保持不变,试件
的变形继续增加,这种现象称为材料的屈服。这时在拉伸 曲线上出现锯齿形水平线段)
• 3、冷变形强化阶段(材料过屈服阶段后,又重新出现
了抵抗变形的能力。这时继续增加应力,应变也增加,但
已不成正比关系不再服从虎克定律,到达最高点b时,试
塑性
(1)伸长率
• 即试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
δ=(L1 - L0)/ L0 ×100%
式中
δ——伸长率(%);
L1——试样拉断后标距(mm); L0 ——试样原始标距(mm)。
(2)断面收缩率
•
即试样拉断后,缩颈处横截面积的最大缩减量与原
始的横截面积的百分比。
Ψ=(S0-S1)/S0×100%
式中 Ψ——断面收缩率(%); S1——试样的原始截面积( mm2) S0——试样拉断后缩颈处的最小横截面积(mm2 )
• 材料的塑性指标对机械零件的加工 和使用具有重要意义。金属材料的 延伸率和断面收缩率数值越大,表 示材料的塑性越好。
二、硬度(Hardnss、代号H)
硬度是材料抵抗硬的物体压入其内的 能力 ,是材料性能的一个综合物理量。表示 材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、 塑性变形或破断的能力。在产品设计图样 的技术条件中,硬度是一顶主要技术指标。
轻金属及其 合金 铅、锡
布氏硬度
〈140 ≥1百度文库0
〈35 35~200
〉130 〈35 35~80 〉80
0.102F/D2
10 30
5 10 30
25 10 10
1
备注
F单位:N D单位:mm
件局部变细形成颈缩现象)
• 4、缩颈与断裂阶段(由于颈缩,局部截面将迅速减小,
拉力开始下降,直至k点试件断裂。Fb 是试件拉断前能承
受的最大载荷,称为极限载荷)
1、强度指标
• 金属材料的强度是用应力来表示的,即材 料承受载荷后内部产生一个与载荷相平衡 的内力,我们将单位面积上的内力称应力, 用σ表示。为了保证机械零件的正常工作, 我们必须知道金属材料的强度指标,它通 常是指金属材料的弹性极限、屈服点和抗 拉强度。(这些参数可以计算,也可以查 阅相关技术资料)
金属材料的强度与塑性指标一般是在材料试 验机上通过拉伸试验测得
液压式万能材料试验机
拉伸试样的形状通 常有圆形和板状两 种类。在国家标准
GB6397—1986 《金属拉伸试样》 中,对试样的形状、 尺寸及加工要求均 有明确规定。
长试样:L0=10d0 , 短试样:L0=5d0
拉伸曲线
低碳钢力-伸长曲线