机械制造电子教案11.doc

PAGE PAGE 32 第一章 金属材料的性能 第一节 金属材料的主要性能 两大类： 1 使用性能：机械零件在正常工作情况下应具备的性能。 包括：力学性能、物理、化学性能 2 工艺性能：铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等。 Ⅰ、金属材料的力学性能： 力学性能受外力作用反映出来的性能。 一 弹性和塑性： 1弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。力和变形同时存在、同时消失。 如弹簧：弹簧靠弹性工作。 2 塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。 3 拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。 1）弹性阶段σe 2）屈服阶段：过e点至水平段右端 σs——塑性极限，s——屈服点，过s点水平段——说明载荷不增加，式样仍继续伸长。（P一定，σ=P/F一定，但真实应力P/F1↑ 因为变形，F1↓）发生永久变形 3）强化阶段：水平线右断至b点 P↑ 变形↑，σb——强度极限，材料能承受的最大载荷时的应力。 4）局部变形阶段bk 过b点，试样某一局部范围内横向尺寸突然急剧缩小。 “缩颈” （试样横截面变小，拉力↓） 4 延伸率和断面收缩率：——表示塑性大小的指标 1）延伸率： δ= l0——试样原长，l1——拉深后长 2）断面收缩率： F0——原截面，F1—拉断后截面 （1） δ、ψ越大，材料塑性越好 （2）ε与δ区别：拉伸图中 ε=ε弹+ε塑 ， δ=εmas塑 （3）一般δ〉5%为塑性材料，δ〈5%为脆性材料。 5 条件屈服极限σ0。2 有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段。通常规定产生0.2塑性变形的应力作为屈服极限,称为条件屈服极限. 二 刚度： 金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。 1 材料本质 弹性模量—在弹性范围内,应力与应变的比值.其大小主要决定材料本身. 相当于单位元元变形所需要的应力。σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα 2 几何尺寸、形状、受力 相同材料的E相同,但尺寸不同,则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把E\形状\尺寸同时考虑.还要考虑受力情况. 三 强度： 强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。 按作用力性质的不同,可分为:抗拉强度 σ+ 抗压强度σ- 抗弯强度σw 抗剪强度τb 抗扭强度σ 常用来表示金属材料强度的指标: 屈服强度: (Pa N/m2) Ps-产生屈服时最大外力, F0-原截面 抗拉强度 (Pa N/m2) Pb-断裂前最大应力. σs /σb在设计机械和选择评定材料时有重要意义.因金属材料不能在超过σs的条件下工作,否则会塑变.超过σb工作,机件会断裂. σs--σb之间塑性变形,压力加工 四 硬度： 金属抵抗更硬的物体压入其内的能力—是材料性能的综合物理量,表示金属材料在一个小的体积范围内的抵抗弹性变形、塑性变形或断裂的能力。 1 布式硬度 HB 用直径D的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力P下,将钢球垂直地压入金属表面,并保持压力到规定的时间后卸荷,测压痕直径d(用刻度放大镜测)则 HB=P/F (N/mm2) 单位一般不写. F-压痕面积. HBS—压头用淬火钢球, HBW—压头用硬质合金球 因钢球存在变形问题,不能测太硬的材料,适于HBS450, 如铸铁,有色金属,软钢等. 而HBW＜650 特点：压痕大，代表性全面 应用：不适宜薄件和成品件 ２ 洛式硬度ＨＲ 用金刚石圆锥在压头或钢球，在规定的预载荷和总载荷下，压入材料，卸载后，测其深度ｈ，由公式求出，可在硬度计上直接读出，无单位．不同压头应用范围不同如下表： HRA 588.4 硬质合金 碳化物 HRB ｄ＝1.588淬火钢球 980.7 退火钢 灰铁 有色金属 HRC 1200金刚石圆锥 1471 淬火 回火件 优点:易操作,压痕小,适于薄件,成品件 缺点:压痕小,代表性不全面需多测几点. 3 显微硬度(HV) 用于测定金属组织中个别组成体,夹杂物等硬度。显微放大测量 显微硬度(查表)与HR有对应关系。如:磨削烧伤表面,看烧伤层硬度变化。 五 冲击韧性ak 材料抵抗冲击载荷的能力 常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧性,标准试样一次击断,用试样缺口处单位截面积上的冲击功来表示ak ak=Ak/F(J/m2) Ak=G(H-h) G-重量 F-缺口截面 1 脆性材料一般不开口,因其冲击值低,难以比较差别. 1 ak↑,冲击韧性愈好. 2 Ak不直接用于设计计算:在生