学习情境二——金属材料性能的测定.pptVIP

学习情境二——金属材料性能的测定 本章基本要求： 　　1、理解材料的常用机械性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度）的含义及其指标。 　　2、了解材料的常用机械性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度）测定方法 本章重点难点： 　　1、强度的概念及其指标 　　2、塑性的概念及其指标 　　3、硬度的概念及其指标 金属材料的力学性能 静载时材料的力学性能 静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性） 硬度（布氏硬度、洛氏硬度） 动载时材料的力学性能 冲击韧性（αKU） 疲劳强度 高温力学性能（蠕变、其它力学性能） 断裂韧性 1、强度指标 拉伸实验介绍 除低碳钢种中碳钢及少数合金钢有屈服现象外，大多数金属材料没有明显的屈服现象，因此，对这些材料，规定产生0.2%?塑性变形时的应力作为条件屈服强度σ0.2可以替代σs，称条件（名义）屈服强度。屈服强度标志着材料对起始塑性变形的抗力，是工程技术中最重要的机械性能指标之一，设计零件时常以σs 或σ0.2作为选用金属材料的依据。 抗拉强度表示试件在拉断前能承受的最大应力。显然，材料不能在承受σb的载荷条件下工作，这样会导致金属构件和零件的破坏。 另外，抗拉强度和屈强比σs/σb 也是设计和选材的重要依据。 强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。以屈服强度σs和抗拉强度σb最为常用。 疲劳强度极限 金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下（应力一般均小于屈服极限强度σs），未经显著变形就发生断裂的现象称为疲劳破坏或疲劳断裂，这是由于多种原因使得零件表面的局部造成大于σs甚至大于σb的应力（应力集中），使该局部发生塑性变形或微裂纹，随着反复交变应力作用次数的增加，使裂纹逐渐扩展加深（裂纹尖端处应力集中）导致该局部处承受应力的实际截面积减小，直至局部应力大于σb而产生断裂。在实际应用中，一般把试样在重复或交变应力（拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等）作用下，在规定的周期数内（一般对钢取106~107次，对有色金属取108次）不发生断裂所能承受的最大应力作为疲劳强度极限，用σ-1表示，单位MPa。 2、塑性指标 3、刚度指标 金属材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚性. 弹性模数是反映金属材料刚性的指标, 是材料在弹性极限范围内的应力σ与应变δ（与应力相对应的单位变形量）之比，用E表示，单位兆帕（MPa）：E=σ/δ=tgα 式中α为拉伸试验曲线上o-e线与水平轴o-x的夹角。 4、硬度指标 (2) 洛氏硬度 洛氏硬度试验是用一定的载荷将顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.588mm的淬火钢球压入被测试样表面，然后根据压痕的深度来确定它的硬度值。 　 　　用洛氏硬度计可以测量从软到硬的各种不同材料，这是因为它采用了不同的压头和载荷，组成各种不同的洛氏硬度标度，如HRA、HRB、HRC。 (3)、维氏硬度HV 主要用于薄工件或薄表面硬化层的硬度测试，参照GB4340-84《金属维氏硬度试验方法》进行。 (4)、显微硬度HV 用于材料微区硬度(如单个晶粒、夹杂物、某种组成相等)的测试，可参照GB4342-84《金属显微维氏硬度试验方法》进行。 5、韧性指标 根据K1=Yσa1/2≥K1C的临界判据知： 为使零件不发生脆断，设计者可以控制三个参数：材料的断裂韧度K1C 、名义工作应力σ和零件内的裂纹长度a，它们之间的定量关系能直接用于设计计算，可以解决以下三方面的工程实际问题： 1）根据零件的实际工作应力σ和其内可能的裂纹尺寸a，确定材料应有的断裂韧度K1C，为正确选材提供依据； 2）根据零件所使用的材料断裂韧度K1C及已探伤出的零件内存在的裂纹尺寸a，确定零件的临界断裂应力σC，为零件最大承载能力设计提供依据； 3）根据已知材料的断裂韧度K1C和零件的实际工作应力σ，估算断裂时的临界裂纹长度aC，为零件的裂纹探伤提供依据。 习题 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是（ ）。 ? A.σ e ? B.σ s ? C.σ b ? D.σ -1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（ ）。 ? A.σ e ? B.σ s ? C.σ b ? D.σ -1 3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（ ）。 ? A.HB? B.HR? D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（ ）。 ? A.强度 ? B.硬度 ? C.塑性 ? D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（ ）或（ ）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（