第1章 材料力學(xué)性能.ppt

緒論 一 課程目的獲得有關(guān)工程結(jié)構(gòu)與機械零件常用的各種工程材料的基本理論知識具備合理選擇材料和使用材料的初步能力正確選擇加工方法及安排制訂加工工藝路線為后繼有關(guān)課程的學(xué)習(xí)奠定必要的材料學(xué)基礎(chǔ) 二 課程特點 綜合性實踐性定性描述 三 課程內(nèi)容1 性能與其成分 微觀結(jié)構(gòu) 工藝之間的聯(lián)系 2 說明如何通過工藝方法改變材料的組織結(jié)構(gòu) 以達到提高材料性能的目的3 介紹常用工程材料 為工程結(jié)構(gòu) 機械零件的設(shè)計提供合理選用材料的方法金屬材料高分子材料陶瓷材料復(fù)合材料 四 學(xué)習(xí)方法及參考書 1 學(xué)習(xí)方法理解 記憶掌握結(jié)論的表示形式2 參考書 工程材料 機械工程材料 金屬材料及熱處理 1 1力學(xué)性能 1 2物理性能 1 3化學(xué)性能 1 4工藝性能本章重點 力學(xué)性能 第一章材料性能概述 使用性能 1 1力學(xué)性能 一 強度1 比例極限 p2 彈性極限 e3 屈服強度 s 0 2 4 抗拉強度 b比強度 b d屈強比 材料屈服強度與抗拉強度之比 表征了材料強度潛力的發(fā)揮 利用程度和該種材料零件工作時的安全程度 二 剛度 材料在彈性變形階段的抵抗能力 變形量的大小 材料的剛度 彈性模量E 主要取決于基體材料的性質(zhì)構(gòu)件的剛度 三 彈性最大彈性變形量 e 材料在外力作用下所能發(fā)生的最大可恢復(fù)變形量 即彈性變形能力 彈性比功 材料吸收變形功而不發(fā)生永久變形的能力 即彈性變形時吸收的最大彈性功 滯彈性 彈性滯后 加載時應(yīng)變不立即達到平衡值 卸載時變形也不立即恢復(fù) 四 塑性 材料在塑性變形階段的變形量的大小1 伸長率 在拉伸實驗中 試樣拉斷后 標距的伸長與原始標距的百分比 2 斷面收縮率 試樣拉斷后 縮勁處截面積的最大縮減量與原橫斷面積的百分比 3 工程意義 五 硬度1 布氏硬度 適用于未淬火的鋼 鑄鐵 有色金屬或軟質(zhì)的軸承合金 大小 HB F S種類 HBS 450 鋼球壓頭 HBW 450 硬質(zhì)合金鋼球壓頭 2 洛氏硬度HRA 圓錐壓頭 60kg載荷 測量硬 薄試件 硬質(zhì)合金 HRB 鋼球壓頭 100kg載荷 測量未淬火鋼 有色金屬 HRC 圓錐壓頭 150kg載荷 測量調(diào)質(zhì)鋼 淬硬鋼制品 3 維氏硬度 HV 金剛石正四棱錐壓頭 精確 但操作復(fù)雜 用于科學(xué)試驗 適于各種硬度值的測量 壓痕小 可測表面硬化層 六 韌性材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力 是材料強度和塑性的綜合表現(xiàn) 1 沖擊韌度載荷沖擊試驗指標aku 沖擊破壞所消耗的功Ak 試樣斷口截面積FAk 變形功及斷裂功 J 不能設(shè)計計算影響因素熱處理敏感 材料 溫度 試樣大小 缺口形狀等 2 斷裂韌性KIC材料抵抗裂紋失穩(wěn)的擴展斷裂的能力 斷裂力學(xué)的創(chuàng)立裂紋尖端應(yīng)力場強度因子K1斷裂韌性KIC材料屬性 可以設(shè)計計算熱處理敏感裂紋失穩(wěn)擴展的判據(jù) 七 疲勞強度載荷分類疲勞特征疲勞極限 1 材料能承受的無數(shù)次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力值 疲勞曲線影響因素 一般強度高 1高材料純凈 1高表面質(zhì)量好 1高殘余壓應(yīng)力 1高 八 耐磨性粘著磨損磨粒磨損提高材料耐磨性的途徑提高材料的硬度以增強零件表面對變形和斷裂的能力 改善兩接觸表面的接觸狀態(tài)以減少磨擦表面硬化 滲C N B 1 2物理性能 1 密度2 熱學(xué)性能熔點熱容 溫度每升高1K所需的熱量 比熱容 單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容 熱膨脹熱傳導(dǎo)3 電學(xué)性能4 磁學(xué)性能 1 3化學(xué)性能 1 化學(xué)腐蝕2 電化學(xué)腐蝕3 提高零件耐腐蝕性的措施 1 鑄造性能流動性 收縮 成分偏析 疏松 吸氣性 鑄造應(yīng)力以及冷熱裂紋傾向2 鍛造性能借助外力或溫度塑性變形方式與成分 內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)有關(guān) 1 4工藝性能 3 焊接性能局部加熱 加壓 擴散結(jié)合 永久連接裂紋 氣孔 夾雜少 好4 切削加工性能表面粗糙度 斷屑能力 刀具磨損 適宜的切削HBS180 2305 熱處理性能 小結(jié) 材料性能包括使用性能和工藝性能使用性能 力學(xué)性能 化學(xué)和物理性能工藝性能 鑄造 焊接 鍛造 機械加工