金属的力学性能PPT课件

E=σ / ε
2.刚度：将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。 弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵 抗弹性变形的能力。即：
E=σ / ε 材料的E越大，刚度越大； E对组织不敏感； 零件的刚度主要决定于E，也与形状、截面等有 关。
e
σe
3.弹性极限: Fe
σe = A0
弹性极限载荷( N ) ( M pa )
《工程材料与热处理》
第一章 金属的力学性能
第一章 金属的力学性能
• 目标: １．熟悉材料的主要力学性能指标：屈服强度、
抗拉强度、伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧 性、疲劳强度、断裂韧性等力学性能及其测试原 理；
２．强调各种力学性能指标的生产实际意义； ３．了解工程材料的物理性能、化学性能及工 艺性能。
(2)抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。
1）、它表示材料抵抗断裂的能力。 2）、是零件设计的重要依据；也是评定 金属强度的重要指标之一。
σe σs σb
Fb
σb =
A0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M Pa ) 试样原始横截面积( mm2)
三、塑性:
是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。
试样原始横截面积( mm2)
4.强度: 材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。
种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯 强 度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。
(1) 屈服点 与屈服强度:
产生明显塑性变形的最低应力值.
σs
Fs
σs =
A0
试样屈服时的载荷( N ) ( M Pa )
试样原始横截面积( mm2)
f
拉伸的四个阶段
1、oe段: 弹性变形阶段。(op段：比 例
弹性变形阶段；pe段：非比例弹性变 形阶段；) 2、es段：屈服阶段。平台或锯齿。
3、sb段：强化阶段。均匀塑性变形阶段。
*b点：形成了“缩颈”。
Δl 4、bk段：缩颈阶段。非均匀变形阶段，
承载下降。
Δl
*k点：断裂点。
*断裂总伸长为of， 其中塑形变 形og(试样断后测得的伸长)，弹性伸
• 解： 根据试验结果计算如下： • бs＝Fs ÷A０＝(19×1000) ÷(3.14×52 )=242＞230MPa • бb ＝Fb ÷A０＝(34.5×1000) ÷(3.14×52 )=439.5＞410MPa • δ5 ＝ [Δl÷l 0]×100% ＝[(63.1-50) ÷50]×100%=26.2%＞23% • ψ ＝ [ΔA÷A0]×100% ＝60.31% ＞50% • 材料的各项指标均合格，因此买回的材料合格。
1、断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收
缩量Δ A与原始横截面积A0之比。
A0 - A 1 ψ = ——-—× 100%
A0
2、伸长率: 是指试样拉断后的标距伸长量Δ L
与原始标距L 0之比。 l 1 - l0
δ = ——-—× 100%
l0
思考:1、同一材料δ5 ＞ δ10？
2、Δl=Δlu＋Δｌb 3、δ= Δl/l0=Δlu/l0 + Δlb/l0
弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、冲击韧性 、 断裂韧度和疲劳强度等。
材料的其他性能
1、物理性能：
密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等；
2、化学性能：
耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；
3、加工工艺性能：
铸造性能、锻造性能、焊接性能、机械加工性能、 热处理工艺性能等。
第一节 强度和塑性
一、拉伸实验与拉伸曲线
硬脆材料屈服强度( 塑性变形量为0.2%，微量塑性变形)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱF0.2
= σ0.2
试样产生0.2%残余塑性变 形时的载荷(N)
( M Pa )
A0
试样原始横截面( mm2)
σ0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力
试样产生0.2%残余塑性变形
屈服点 σs 、屈服强度σ0.2是零件设计的主要依据； 也是评定金属强度的重要指标之一。
l0
原始长度( mm)
(3)应力－应变曲线（ σ- ε曲线）:
形状和拉伸曲线相同，单位不同
σe σs σb
ε
• 5.不同材料的拉伸曲线
退火低碳钢
中碳调质钢
淬火钢及铸铁
低、中回火钢
二、强度和刚度
1.弹性:金属材料受外力作用时产 生变形,当外力去掉后能恢复到原来形 状及尺寸的性能。
弹性变形: 随载荷撤除而消失的变形。
金属的力学性能
一、定义 :
1、力学性能定义： 金属材料的力学性能是指 金属材料在不同环境（温度、介质）下，承受各种 外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变 应力等）时所表现出的力学特征。
2、力学性能包括：强度、硬度、塑性 、韧性 和疲劳强度。
3、载荷可分为：静载荷，冲击载荷，交变载 荷。
二、指标 :
长gf。
4.应力与应变曲线
(1)应力σ ：单位面积上试样承受的载荷。这里用试样承受
的载荷除以试样的原始横截面积A 0表示:
F
载荷( N )
σ= —— ( M pa )
A0
原始横截面积( mm2)
(2)应变ε：单位长度的伸长量。这里用试样的伸长量除以
试样的原始标距表示:
Δl
伸长量(mm )
σ
ε = ——
δ < 2 ~ 5% δ ≈ 5 ~ 10% δ > 10%
属脆性材料 属韧性材料 属塑性材料
σ
σe σs σb
E
ε
δb δu δ
塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定塑性。 防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。
练习题一
• 拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉 力试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的 标距长度为71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试 求该材料的伸长率和断面收缩率的值？
1.拉伸试样
GB6397-86规定《金属拉伸试样》有： 圆形、矩形、异型及全截面．
常用标准圆截面试样有
长试样：L0=10d0; 短试样：L0=5d0
拉伸试样
第一节 强度和塑性
• 2.拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
3.拉伸曲线
F
b
es p
FeFs
k
Fb
Fp
o
g
Δl b Δl u
• 解： • δ５=[（71-50）÷ 50] × 100%=42% • A0=3.14 ×(10 ÷ 2)2=78.5(mm2) • A1=3.14 ×(4.9 ÷ 2)2=18.85(mm2) • Ψ=[(S0-S1)÷S0] × 100%=24%
练习题二
• 某工厂买回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%； ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ0=10mm）拉伸试验，结果如 下：Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm；d1=6.3mm;问买回的材料 合格吗？