0绪论及1工程材料力学性能 .ppt

* * * * * * * * 作用在机件上的外力——载荷性质 静载荷 动载荷 F F F’ F F = F’ （MPa） σ= F’ /S 外力 —— 内力——应力 外力作用下材料的变形------两种基本变形 1. 弹性变形 材料受外力作用时产生变形，当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失而消失的变形，称为弹性变形。 F 2.塑性变形: 材料在外力作用下产生永久的不可恢复的变形，称为塑性变形。 　 强度是指金属材料抵抗塑性变形（永久变形）和断裂的能力。抵抗塑性变形和断裂的能力越大，则强度越高。 拉伸试样 1.2.1静载时材料的力学性能 1强度 拉伸曲线 右图是低碳钢的力-伸长曲线，图中纵坐标表示力拉伸力F，单位为N；横坐标表示绝对伸长量Δl，单位为mm。 拉伸试样的颈缩现象 3、强度指标 试样受到外力作用时，在其内部产生大小与外力相等而方向相反的相互作用力，称为内力。单位截面积上的内力称为应力，拉伸时的应力用符号σ表示。 1）弹性极限 2）屈服点（又称屈服强度） 3）抗拉 强度 抗拉强度是指试样断裂前能够承受的最大拉应力， 用 表示。 2.塑性 断后伸长率是指试样拉伸断裂时的绝对伸长量与原始长度的百分比，用符号δ表示。即： 金属材料在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。 1、断后伸长率 2、断面收缩率 断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处（断口处）横断面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用符号ψ表示。即： 说明： ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 ② 直径d0 相同时，l0?，??。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。 当l0=10d0 时，伸长率用?10 表示； 当l0=5d0 时，伸长率用?5 表示。显然?5 ?10 　 材料抵抗局部变形（特别是塑性变形）、压痕或划痕的能力称为硬度 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，即： 3.硬度 (1)布氏硬度 布氏硬度计 压头为钢球时，布氏硬度用符号HBS表示，适用于布氏硬度值在450以下的材料。 压头为硬质合金球时，用符号HBW表示，适用于布氏硬度在650以下的材料。 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值, 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如 120HBS10/1000/30 表 示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。 布氏硬度压痕 　布氏硬度试验的优缺点： 优点是测定的数据准确、稳定、数据重复性强，常用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属的硬度。 缺点是对不同材料需要更换压头和改变载荷，且压痕较大，压痕直径的测量也较麻烦，易损坏成品的表面，故不宜在成品上进行试验。 洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏硬度值的计量即，符号用HR表示，其计算公式为： (2)洛氏硬度 HR=k-e/0.002 　压头类型： 淬火钢球压头多用于测定退火件、有色金属等较软材料的硬度，压入深度较深；金刚石压头多用于测定淬火钢等较硬材料的硬度，压入深度较浅。 采用不同的压头与总试验力，组合成几种不同的洛氏硬度标尺。我国常用的是HRA、HRB、HRC三种，其中HRC应用最广。其试验规范见表1-2。洛氏硬度无单位，须标明硬度标尺符号，在符号前面写出硬度值，如58HRC、76HRA。 　试验规范及表示方法: 　洛氏硬度试验的优缺点： 优点是操作迅速、简便，硬度值可从表盘上直接读出；压痕较小，可在工件表面试验；可测量较薄工件的硬度，因而广泛用于热处理质量的检验。 缺点是精确性较低，硬度值重复性差、分散度大，通常需要在材料的不同部位测试数次，取其平均值来代表材料的硬度。此外，用不同标尺测得的硬度值彼此之间没有联系，也不能直接进行比较。 (3) 维氏硬度 维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为硬度值计量。试验力较小，压头是锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，见图所示。维氏硬度用符号HV表示。 维氏硬度表示方法： 在符号HV前方标出硬度值，在HV后面按试验力大小和试验力保持时间（10～15s不标出）的顺序用数字表示试验条件。 例如：640HV300。 　维氏硬度试验的优缺点： 优点是可测软、硬金属，特别是极薄零件和渗碳层、渗氮层的硬度，其测得的数值较准确，并且不存在布氏硬度试验那种载荷与压头直径比例关系的约束。此外，维氏硬度也不存在洛氏硬度那样不同标尺的硬度无法统一的问题，而且比洛氏硬度能更好地测定薄件或薄层的