工程材料及其热处理1-材料性能-工程材料及其热处理-第二版

工程材料及其热处理－1
15
3.一紧固螺钉在使用过程中发现有塑性变形,是 因为螺钉材料的力学性能哪一判据的值不足？
4.用洛氏硬度试验方法能否直接测量成品或教 薄工件？为什么？
【工程材料性能的更多知识请参见《工程材料 及其热处理》P3-9】
工程材料及其热处理－1
16
工程材料及其热处理－1
1 2
17
工程材料及其热处理－1
表示,它是通过冲击试验确定的。
在实际应用中常用冲击韧度值(符号ak)来表示 材料的韧性,两者关系为ak﹦AK/S,单位J/cm2。
ak值越大,材料韧性越好。
实践证明,材料的多次重复冲击抗力取决于材 料强度与韧性的综合力学性能。
冲击能量高时,主要决定于材料的韧性；
冲击能量低时,主要决定于强度。
5.疲劳
不会立即断裂；但屈强比太小,则材料强度的有 效利用率降低。
抗拉强度是设计和选材时的主要依据。
2.塑性
塑性是指断裂前材料发生不可逆永久变形的 能力。
塑性判据是通过拉伸试验时,以拉伸试样断裂
时的最大相对塑性变形量表示的。
工程材料及其热处理－1
7
常用的塑性判据是断后伸长率【A】和断面收缩 率【Z】。
A=(Lu-L0)/L0×100% 式中：Lu—断后标距；
通常情况下，以材料的力学性能作为主要依 据来选工程材料。
一、力学性能
金属的力学性能是指金属在力的作用下所显 示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变 关系的性能。
金属力学性能所用的指标和依据称为金属的
工程材料及其热处理－1
3
力学性能判据。
主要力学性能有强度、塑性、硬度、韧性等
1.强度
强度是指金属抵抗永久变形（塑性变形）和断 裂的能力。
3.硬度
硬度是指材料抵抗局部变形,特别是塑性变形、 压痕或划痕的能力。
工程材料及其热处理－1
9
硬度是衡量金属软硬的性能指标,常用的硬度判
据有布氏硬度和洛氏硬度两种。
布氏硬度用符号HBW表示。
洛氏硬度用符号HRA、HRB和HRC等表示，
其中HBW(HBS)值和HRC值在生产中常用来表示 材料（或零部件）的硬度。
第一章 工程材料
性能
教学目的： 为了后续课程的开展，简要介绍工程
材料（金属）的力学性能测定原理及其 常用力学性能指标。 重点：
强度、塑性、硬度、韧性等。 难点：
熟记常用指标并能在选材中初步 应用及识读。
工程材料及其热处理－1
2
工程材料性能包括使用性能和工艺性能.
使用性能反映材料在使用过程中所表现出来 的特性，如物理性能、化学性能、力学性能等。
国标规定,应区分为上屈服强度ReH和下屈服强 度ReL,ReL为常标符号。单位为N/mm2=1MPa。
有些金属材料(铸铁)没有明显的屈服现象。
(2)抗拉强度【Rm】 抗拉强度是指拉伸试样拉断前所承受的
工程材料及其热处理－1
5
最大拉应力,用符号Rm表示,单位为N/mm2=1MPa 。
Rm=Fm/S0
L0—原始标距。 Z=(S0-Su)/S0×100% 式中：
S0—原始横截面积；
Su—断后最小横截面积。
工程材料及其热处理－1
8
数值大小是通过拉伸试验与计算法获得。
材料的A和Z数值越大，表示材料塑性越好， 可用锻压等压力加工方法成形；
若零件使用中稍有超载,也会因其塑性变形而 不致突然断裂,增加了材料使用的安全可靠性 表达材料塑性时,通常用断后伸长率A表示。
(MPa)
式中：
Fm—最大外力 （N） S0—试样横截面积 （mm2） 上述两指标是按照GB/T228-2002标准将待测
试材料制成标准拉伸试样，在拉伸试验机上通过
拉伸试验法测得。
工程上用的材料,除要求有较高的Rm,还希望有
工程材料及其热处理－1
6
一定的屈强比（Re /Rm）。 屈强比越小,零件可靠性越高,使用中若超载
硬度值的大小是在硬度计上通过硬度实验法 测得。
HBW适用于测量较软的金属或未经淬火的钢
件,布氏硬度值有效范围小于650HBW；
工程材料及其热处理－1
10
HRC适用于测定经热处理淬硬的钢件，有效范围 在20HRC～70HRC。
表示方法为数字在前，硬度符号在后。 如160HBW～180HBW(规定差值≯30) 46HRC～50HRC（规定差值≯5）。 数字越大，材料硬度越高。 4.韧性 韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。 工程材金料及其属热处韧理－性1 的判据用冲击吸收功（符号AK） 11
工程上常用的强度判据是在拉伸试验中所测 得拉伸曲线及试样测得的屈服强度和抗拉强度。
(1)屈服强度 【Re;ReL】
屈服强度是拉伸试样在试验过程中力不增加
(保持恒定)仍能继续伸长(变形)时的应力。
工程材料及其热处理－1
4
可用符号Re表示
Re=Fe/S0
(MPa)
式中：Fe—外力 （N）
S0—试样横截面积 （mm2）
工程材料及其热处理－1
14
练习思考题
1.下列硬度要求或写法是否恰当？为什么？
(1)HRC12～17；
(2)HRC =50～60 Kgf/mm2；
(3)70HRC～75HRC ；
(4)230 HBW ；
2.整体硬度要求230HBW～250HBW的轴类零件，
精加工后再抽查，应选用什么硬度计测量硬度较
合适？
光滑试样对称弯曲疲劳强度用符号σ-1表示
工程材料及其明显的塑性变形,断裂是 突然发生的,危险性很大。
影响金属疲劳强度的因素很多,如零件外形、 受力状态、表面质量和周围介质等。
合理设计零件结构、避免应力集中、降低表 面粗糙度值以及进行表面强化等,可以提高工件 的疲劳强度。
工程材料及其热处理－1
12
材料在循环应力的应变作用下,在一处或几处产 生局部永久性累积损伤,经一定循环次数后产生 裂纹或突然发生完全断裂的过程,称为疲劳.
金属疲劳的判据是疲劳强度。
在工程上，疲劳强度是指在一定的应力循环
次数(一般规定：钢铁材料的应力循环次数取107，
有色金属取108)下不发生断裂的最大应力。
18
工程材料及其热处理－1
19
工程材料及其热处理－1
20
工程材料及其热处理－1
21
工程材料及其热处理－1
22
工程材料及其热处理－1
23