第1章金属的晶体结构.pptVIP

1943年美国T-2油轮发生断裂第29页，共79页，星期日，2025年，2月5日金属材料在高于一定温度长时间的工作，承受的应力即使低于屈服点σs，也会出现缓慢塑性变形，这就是所谓的“蠕变”。材料的高温强度要用蠕变极限和持久强度来表示。蠕变极限是指金属在给定温度下和规定时间内产生一定变形量的应力。例如持久强度是指金属在给定温度下和规定时间内，使材料发生断裂的应力。例如(3)高温强度第30页，共79页，星期日，2025年，2月5日视频:世界贸易中心大楼倒塌在9.11恐怖事件中，美国引以为傲的纽约世界贸易中心大楼完全倒塌。恐怖分子劫持的客机撞击大楼中上部，为何会造成整栋大楼完全倒塌？大楼为何会垂直塌落而不是倾倒？

这里可能部分牵涉到材料在高温下的力学性能问题。第31页，共79页，星期日，2025年，2月5日材料在外力作用下，产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。塑性大小用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。δ、ψ愈大，表示材料的塑性愈好。塑性第32页，共79页，星期日，2025年，2月5日练习题拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率和断面收缩率的值？解：δ=[（71-50）/50]x100%=42%A0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2)A1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2)Ψ=[(A0-A1)/A0]x100%=24%第33页，共79页，星期日，2025年，2月5日练习题某工厂买回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ≥23%；ψ≥50%）．做短试样（L0=5ｄ0；ｄ0=10mm）拉伸试验，结果如下：Fs=19KN，Fb=34.5KN；L1=63.1mm；d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？解：根据试验结果计算如下：бs＝Fs／A０＝(19x1000)/(3.14x52)=242＞230MPa бb＝Fb／A０＝(34.5x1000)/(3.14x52)=439.5＞410MPa δ＝[ΔL／L0]x100%＝[(63.1-50)/50]x100%=26.2%＞23%ψ＝[ΔA／A0]x100%＝60.31%＞50%材料的各项指标均合格，因此买回的材料合格。第34页，共79页，星期日，2025年，2月5日硬度是在外力作用下材料抵抗局部塑性变形的能力，常用的硬度有布氏硬度HB、洛氏硬度HR和维氏硬度HV。图1.23布氏硬度试验原理图图1.24洛氏硬度测定图1.25维氏硬度测试原理硬度第35页，共79页，星期日，2025年，2月5日布氏硬度计洛氏硬度测计维氏硬度测计第36页，共79页，星期日，2025年，2月5日材料抵抗冲击载荷的能力，即材料的冲击性能。通常多用冲击韧度αK或冲击功AK来表示。可用一次性摆锤弯曲冲击试验来测定。AK=G(H－h)JJ/cm2冲击性能第37页，共79页，星期日，2025年，2月5日第38页，共79页，星期日，2025年，2月5日当温度下降至某一个温度TK时，AK值会急剧减小，使材料呈脆性状态，出现冷脆。材料由韧性状态转变为脆性状态的温度TK为冷脆转化温度。抵抗次数很少的大能量冲击载荷作用，其冲击抗力主要决定于αK值。而冲击能量不大时，材料承受多次冲击的能力，主要取决于强度。图1.27两种钢的温度一冲击功关系曲线第39页，共79页，星期日，2025年，2月5日实际使用的材料中不可避免地存在着裂纹。断裂是由裂纹的形成和扩展引起的。断裂力学的观点，只要裂纹很尖锐，尖端前沿各点的应力随外加应力的增大而按相应比例增大，这个比例系数称为应力强度因子K1，其表达式为：当K1达到某临界值时，裂纹突然失稳而快速扩展，发生瞬间脆断。这一临界值称为材料的断裂韧性，用K1C表示，它反映了材料抵抗裂纹扩展的能力。MPa·m1/2断裂韧性第40页，共79页，星期日，2025年，2月5日第41页，共79页，星期日，2025年，2月5日耐磨性是在一定工作条件下材料抵抗磨损的能力。耐磨性分为相对耐磨性和绝对耐磨性两种。相对耐磨性是指两种材料A与B在相同的磨损条件下磨损量的比值。绝对耐磨性(或简称耐磨性)通常用磨损量或磨损率的倒数表示。耐磨性主要受成分、硬度、摩擦系数和弹性模量的影响。在大多数情况下，材料的硬