第1章金属的力学性能分解.pptVIP

《机械工程材料与热加工工艺》 绪论 应用物理教研室 凤飞龙 课程的性质、意义、内容、特点 机械类、近机械类各专业必修的专业基础课。 -----无损检测专业基础包括物理学、材料科学、机械工程、电子学、计算机技术等。 意义：了解无损检测的对象 材料与工程是无损检测的服务对象 内容: l）掌握金属材料成分、组织、性能、应用之间的关系 2）熟悉热处理改善性能的工艺 2）熟悉常见材料的牌号、成分、性能、应用 3）熟悉热加工成形材料的成分、组织缺陷、性能特点 4）了解热加工工艺与设备 特点： 宽而不深，概念多，规律描述多，要求在理解的基础上加强记忆 教学、考试要求 课堂认真听讲，课后看书琢磨 平时成绩30分（不定时考勤、作业记录）；期末成绩70分 参考书 金属材料与热处理、材料成形、金属熔焊等 金属材料 非金属材料 第一章 金属的力学性能 材料分类 钢铁材料 非铁金属 高分子材料 陶瓷材料 复合材料 铸造性能 锻造性能 焊接性能 切削加工性能 热处理工艺性 材料性能 使用性能 力学性能：外力作用下的性能 物理性能：密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等； 化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等 工艺性能 第一节 刚度、强度和塑性 一、拉伸实验与拉伸曲线 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。 长试样：标距L0=10d0; 短试样：标距L0=5d0 第一节 刚度、强度和塑性 2.拉伸过程 k o g f 力-伸长曲线 OE段：比例弹性变形阶段； ES段：非比例弹性变形阶段； S附近：平台或锯齿，屈服阶段； SB段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。 B点：形成了“缩颈”。 BK段：非均匀变形阶段，承载下降，到K点断裂。 断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。 B K O g f 缩颈 S 塑性变形 4.应力与应变曲线 (1)应力σ (sigma)：单位面积上试样承受的载荷。 F 载荷( N ) σ= —— ( M pa ) S 0 原始横截面积( mm2) (2)应变ε：单位长度的伸长量。 Δl 伸长量(mm ) ε = —— l 0 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 去除尺寸影响，反映材料属性 力-拉伸曲线受试样尺寸影响，直径大则F大，长度大则Δl大 5.不同材料的应力应变曲线 二、刚度和强度 1.刚度：零件抵抗弹性变形的能力。 主要决定于材料弹性模量E，也与形状、截面等有关。 材料弹性模量： 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； 弹性极限σe E=σ / ε σe 2.强度: 材料抵抗塑性变形和破坏的能力。 (1) 屈服点σs 、屈服强度σ0.2 : 若有明显屈服，如低碳钢，用屈服点σs表征。 若无明显屈服，如高碳钢、铜合金、铝合金，用屈服强度σ0.2 (2) 抗拉强度: σb (3) 零点不允许过量塑性变形则依据σs 、σ0.2 设计；若不许破坏，则依据σb设计。 σ ε 试样产生0.2%的残余塑性变形 ε σ 3. 塑性:断裂前产生不可逆永久变形的能力 (1)断面收缩率ψ (phi): 是指试样拉断处横截面积的收缩量Δ S与原始横截面积S0之比。 (2)伸长率δ(delta) :是指试样拉断后的标距伸长量Δ L 与原始标距L 0之比。 δ ψ则无缩颈；否则无缩颈 δ与试样原始标距L0有关； 若L0/d0=10，记之δ10；若L0/d0=5，记之δ5 δ 5% 属脆性材科; δ 5属塑性材料; δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料 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。 第二节 冲击韧性 刚度、强度和塑性是静拉力作用下的力学性能。 冲击韧性是材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。 标准冲击试样有U型缺口和V型缺口 冲击实验装置示意图 试样冲断时所消耗的冲击功A k为: A k = m g H – m g h (J) 冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位截面积上 所消耗的冲击功。 冷脆：ak与实验温度有关，随温度降低而减小；在特定温度范围内急剧下降，称韧脆转变温度范围 冲击韧性不能用于设计计算；对于材料宏观缺陷