机械常识与钳工实训 双色版 教学课件 作者 朱仁胜朱劲松机械常识与钳工实训配套多媒体课件 单元四机械工程材料3.pptVIP

金属材料的主要性能 强度与塑性 冲击韧度 疲劳的概念 许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在机械零件失效中大约有80％以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故。 * 金 属 材 料 的 性 能 使 用 性 能 指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能和化学性能。 指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。 金属材料力学性能:主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。 工 艺 性 能 图 低碳钢的力－伸长曲线 拉伸试验 ）两种 长试样（l0=10d0）和短试样（l0=5d0）两种 图 圆形拉伸试样 a）拉伸前 b）拉断后 强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 强度的指标 2、抗拉强度 指试样拉断前所承受的最大拉应力。 1、屈服点 Rm= Fb/S0 当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。 符号： σs 材料产生屈服现象时的最小应力 Re= Fs/S0 Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm） 塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是断后伸长率和断面收缩率。 塑性指标 2、断面收缩率 1、伸长率 A=(L1-L0)/L0x 100% Z=(S0-S1)/S0 x 100% 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。 指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法有关。 硬度 硬度的测试方法 布氏硬度 洛氏硬度 维氏硬度 原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。 布氏硬度值: 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。 如： 500HBW 测量范围 : 用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等. 优缺点:（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低 布氏硬度 原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。 洛氏硬度值: 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。如：50HRC 测量范围: 用于测量淬火钢、硬质合金等材料. 优缺点:（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。 洛氏硬度 原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F（49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。 维氏硬度值: 用压痕对角线长度表示。如：640HV。 测量范围 : 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。 优缺点:（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬） （2）可测成品与薄件 （3）试样表面要求高，费工。 维氏硬度 冲击试验原理图 冲击韧度是材料抗冲击能力的指标之一，它是用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的韧性，其试验原理如图所示。 疲劳断裂宏观断口示意图 疲劳强度 常用的力学性能指标及其含义 试样承受无数次（或给定次）对称循环应力仍不断裂的最大应力。 MPa 疲劳极限 R－1 疲劳强度 冲击试样缺口处单位横截面积上的冲击吸收功。 J/cm2 冲击韧度 RK 冲击韧度 球形压痕单位面积上所承受的平均压力。 用洛氏硬度相应A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺测得的对应硬度值。 正四棱锥形压痕单位表面积上所承受的平均压力。 布氏硬度值 洛氏硬度值 维氏硬度值 HBW HR+标尺 HV 硬度 标距的伸长量与原始标距的百分比。 缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。 伸长率 断面收缩率 A Z 塑性 试样拉断前所能承受的最大应力。 拉伸过程中，载荷不增加（保持恒定）试样仍能继续伸长时的应力。