第二章材料的性能演示幻灯片.ppt

第二章 材料的性能 材料在加工过程中反映出的性能，包括切削加工性、铸造性、塑性加工性、焊接性、热处理性能等 材料在使用条件下表现出的性能，包括力学性能、物理性能、化学性能等 使用性能 工艺性能 第一节 静态力学性能 一、拉伸试验 拉伸试验机 １、弹性和刚度 刚度：弹性范围内，σ/ε的值，衡量材料抵抗弹性变形能力的指标。 低碳钢σ－ε曲线 弹性极限（不产生永久变形的最大应力） 在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力。 ２、强度 屈服点?s 材料发生微量塑性变形时的应力值。 条件屈服强度?0.2：对无明显屈服点的材料以产生0.2%变形量时的应力值。(高碳钢等) 抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 ３、塑性 断后伸长率δ=(L1-L0)/L0×100% 断面收缩率ψ=(F0-F1)/F0×100% 在静载荷下产生塑性变形而不破坏的能力。 断裂后 拉伸试样的颈缩现象 二、硬度： 材料表面局部区域抵抗变形或破坏的能力。直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 特点： 硬度试验方法简单 硬度与其他力学性能有一定的关系 σb=1/3HB σ-1=1/6HB 工件可大可小，性质可脆可韧，不破坏零件 1、布氏硬度（HB） 布氏硬度计 以一定压力P将直径为D的压头压入被测材料的表层，保压一段时间后卸载，得到直径为d的压痕。 HB=P/S 优点：测定结果较准确 缺点：压痕大，不适用于成品检验 用途：主要用于测量较软的金属材料 HBS 钢球压头 ＜450 HBW 硬质合金压头 450~650 优点：测量迅速、简便、压痕小，使用于成品检验 缺点：接触面积小，当硬度不均匀时，波动较大 2、洛氏硬度（HR） 根据压痕的深度确定试样的硬度。 h1-h0 洛氏硬度计 洛氏硬度压痕 硬度符号 压头类型 总压力/kg 硬度值有效范围 应用举例 HRA 120o金刚石圆锥 60 70HRA以上（相当350HBS以上） 硬质合金、表面淬火钢 HRB φ1.588淬火钢球 100 25～100HRB（相当60～230HBS） 软钢、退火钢、铜合金 HRC 120o金刚石圆锥 150 20～67HRC（相当225HBS以上） 淬火钢件 冲 击 韧 性 的 测 量 韧 材料的冲击韧性随温度下降而下降。 疲劳断裂：在交变载荷作用下，经过较长时间材料发生断裂的现象（低应力脆断） 疲劳强度：材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力，表征材料抵抗疲劳断裂的能力 σ-1 二、疲劳强度 指对称循环交变应力 测量：旋转弯曲疲劳实验 钢106~107次，有色金属107~108次 疲劳断口 轴的疲劳断口 疲劳辉纹（扫描电镜照片） 三、耐磨性 耐磨性：材料抵抗磨损的性能，用磨损量来 表示。磨损量越小，耐磨性越高。 黏着磨损（咬合磨损）：冷焊 磨粒磨损（研磨磨损） 腐蚀磨损：表面腐蚀产物剥落，与机械磨损（磨粒 、黏着）相结合 接触疲劳：反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象，如滚动轴承、齿轮等 磨 损 的 分 类 第三节 断裂韧性 裂纹扩展的基本形式 1943年美国T-2油轮发生断裂 缺陷→裂纹→应力集中 断裂 裂纹扩展的基本形式 根据应力与裂纹扩展面的取向不同： 应力场强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。 裂纹半长 与裂纹形状、加载方式及试样几何尺寸有关的量 σ σ 断裂应力 临界裂纹半长 断裂韧性KⅠC ：外力增大或裂纹增长时，材料发生快速脆断的临界值，反映材料抵抗内部裂纹扩展的能力。材料本身的特性。单位为