机械工程材料课件ppt素材

❖ 抗拉强度 金属在拉断前承受的最大拉应 力称为抗拉强度Rm。 ❖ 屈强比 Re/Rm的比值。 屈强比越小构件可靠性 越高，但若太小材料强 度的有效利用率太低。 工程上在保证安全的 前提下希望屈 强比高些。
❖ （2）变载时的强度
零件在交变载荷作用下工作时，经过较长时 间使零件发生断裂，这种破坏现象称为疲劳破坏 。疲劳断裂时不会产生明显的塑性变形，而是突 然发生，危险性极大。
❖ 疲劳极限（强度）金属材料在经受无数此重复或 交变载荷作用而不发生疲劳破坏（断裂）的最大 应力。
碳素钢：σ-1≈(0.4~0.55) Rm 灰铸铁：σ-1≈0.4Rm 有色金属：σ-1≈(0.3~0.4) Rm
（3）高温强度
金属材料在高于一定温度长时间的工作 。承受的应力即使低于屈服点σs，也会出现缓慢 塑性变形，这就是所谓的“蠕变”。材料的高温 强度有蠕变极限和持久强度来表示。蠕变极限是 指金属在给定温度下和规定时间内产生一定变形 量的应力。如：σ0.1/xxxxxxx=88MPa持久强度是 指金属在给定温度下和规定时间内，使材料发生 断裂的应力。σ100800=186MPa
试样厚度 (mm)
P/D2
钢球直径 D(mm)
载荷P (kgf)
载荷保持 时间(s)
6-3
4- 2
黑色金属
140-450 140
<2 >6
6-3
<3
10
3000
5
750
30
2.5
187.5
10
10
10
1000
10
5
250
2.5
62.5
铜合金及镁 合金
36-130
>6 6-3 <3
10
1000
10
5
250
第二章 机械工程材料基础
1. 材料的主要性能 2. 金属和合金的晶体结构与结晶 3. 铁碳合金 4. 钢中的合金元素 5. 常用金属材料 6. 其它工程常用材料
2.1 材料的主要性能
2.1.1工程材料的力学性能 ❖ 1.强度
强度：金属材料在外力作用下都会发生一定的变 形，甚至引起破坏。其抵抗永久变形和断裂破坏 的能力称为强度。 (1) 静载强度
蠕变：在高温下长时间工作的金属材料或常温 使用的高聚物均可能发生的缓慢的塑性变形。
应力松驰：材料受力变形后所产生应力随时间 而逐渐衰减的现象称为应力松驰。
滞后和内耗：加载和卸载时，应力和应变不一 致的情况，见P26图1.32
2.1.2工程材料的物理性能
1.电性能 导电性能：材料传递电流的能力。 介电性能：电介质或介电体在电场作用下，虽然没有
❖ 塑性变形 当载荷超过e点时，试样开始永久变形。
❖ 屈服 当载荷继续增加到s点时，试样所承受的载荷不增加 ，但也继续产生塑性变形，图中出现了水平线段。s点为
屈服点；Re称为屈服极限。
❖ “缩颈”现象 当载荷继续增加到b点时，试样的局部截面
积缩小。因为缩颈处截面积变小，所能承受的载
荷也就下降，当到k点时试样被拉断。
（mm）
❖ Su-式样拉断后的最小截面 积（mm）
3. 硬度 硬度是在外力作用下材料抵抗局部塑性变形的能力 (1)布氏硬度
布氏硬度是用单位压痕面积 的力作为布氏硬度值的计量 即试验力除以压痕表面积， 符号用HBS（用淬火钢球压 头）或HBW（用硬质合金压 头）表示
表2-1 布氏硬度试验规范
材料
硬度范围 （HB）
2.塑性
塑性：金属材料在外力作用下，产生不可逆永久变 形而不破坏的能力，称为塑性。
❖ 伸长率A
❖ A=（lu-l0) ÷l0×100% ❖ 式中l0-式样原始的标尺长
度（mm）
❖ l-式样受拉伸断裂后的长 度(mm)
❖ 断面收缩率Z
❖ Z =（s0-su）÷s0×100% ❖ 式中s0-式样的原始截面积
电荷的传输，但材料仍对电场表现出某些特性，这 就是介电性能。 2.磁性能 磁性能对磁场的响应特性。 3.光学性能 指材料在受到波或粒子的辐射时所呈现的反应特性。 4.热性能 热性能包括热容、热导率和热膨胀系数。
2.1.3工程材料的化学性能
1.抗氧化性 金属的抗氧化性并不是说在高温下不氧化，而
是指在高温下迅速氧化后形成一层致密的氧化膜， 覆盖在金属表面，使钢不再继续氧化。 2.抗腐蚀性能
的能力称为冲击韧度。 冲击韧度用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，ak=AK/A0
冲击性能受温度的影响很大，多数材料的冲击 功随温度下降而减少，材料由韧性变为脆性，该温 度称为冷脆转化温度TK。 TK越低，材料的低温性能 越好。
5.断裂韧度
断裂韧度：在弹塑性条件下，当应力场强度因 子增大到某一临界值，裂纹便失稳扩展而导致材料 断裂，这个临界或失稳扩展的应力场强度因子即断
力。 耐磨性分为相对耐磨性和绝对耐磨性两种。 耐磨性主要受成分、硬度、摩擦系数和弹性模
量的影响。在大多数情况下，材料的硬度越大，则 耐磨性越好。
7.粘弹性 粘弹性：材料在外力作用下，产生的变形随时间
呈线性增加，而当外力去除后，剩余应变随时间不 断松驰的特性，具体表现为蠕变、应力松驰、滞后 和内耗。
30
2.5
62.5
铝合金及轴 承合金
8-35
Biblioteka Baidu
>6
10
250
6-3
2.5
5
62.5
60
<3
2.5
15.6
(2)洛氏硬度
指标有HRA、 HRB、HRC 见P23表1.3
(3)维氏硬度 维氏硬度是根据单位压痕面积上所承受的平均压力来 计算的，指标HV
4.冲击韧度 冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂
裂韧度。K1=Yσa0.5
断裂韧度为安全设计提供了一个重要的指标。 对于一种特定的材料而言，它是一个常数，可以根 据它来确定应力和裂纹尺寸间的关系。高强度材料 的断裂韧度低，低强度材料的断裂韧度高。因些， 理想的材料是强而韧，在不可兼得的情况，可以略 为降低强度来保证足够的韧度较为安全。
6.耐磨性 耐磨性：一定的工作条件下材料抵抗磨损的能
测定强度的最基本方法是拉伸试验
❖ 弹性变形 指外力去掉后变形能全部消除，恢复原状的 变形【oe段】。拉伸曲线为一条直线，完全符合胡克定 律。 σe为弹性极限。
❖ 刚度图中Op为直线，表示应力(σ)与应变(ε)成正比。P 点是保持这种正比关系的最高点，σp称为比列极限。 σp与σe在数值上很接近，应用时两者常取同一数值。 刚度指金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。在弹性 范围内，应力σ与应变ε成正比，其比例常数称为弹性模 量E。