【大學(xué)】金屬的性能課件

第一節(jié)金屬的力學(xué)性能第一章金屬的性能第二節(jié)金屬的工藝性能回主頁第一節(jié)金屬的力學(xué)性能第一章金屬的性能第二節(jié)金屬的1第一節(jié)金屬的力學(xué)性能一、強(qiáng)度四、沖擊韌性三、硬度二、塑性上一頁下一頁回主頁.第一節(jié)金屬的力學(xué)性能一、強(qiáng)度四、沖擊韌性三、2（一）強(qiáng)度的概念（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)（三）強(qiáng)度指標(biāo)一、強(qiáng)度返回上一頁下一頁回主頁.（一）強(qiáng)度的概念（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)（三）強(qiáng)度指標(biāo)一3指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。1.定義2.應(yīng)用強(qiáng)度是機(jī)械零件（或工程構(gòu)件）在設(shè)計(jì)、加工、使用過程中的主要性能指標(biāo)，特別是選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。（一）強(qiáng)度的概念返回上一頁下一頁回主頁.指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。4（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)1.拉伸試樣（GB6397-86）2.力—伸長曲線（以低碳鋼試樣為例）3.脆性材料的拉伸曲線返回上一頁下一頁回主頁.（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)1.拉伸試樣（GB6397-851.拉伸試樣（GB6397-86）長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0返回上一頁下一頁回主頁.1.拉伸試樣（GB6397-86）長試樣：L0=10d0短62.力——伸長曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長量的關(guān)系曲線。強(qiáng)化階段返回上一頁下一頁回主頁

.2.力——伸長曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得7ΔLF03.脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對比）脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象。

返回上一頁下一頁回主頁.ΔLF03.脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對比）脆性材8（三）強(qiáng)度指標(biāo)1.屈服點(diǎn)2.抗拉強(qiáng)度在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力，用符號σs表示。材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號σb表示。脆性材料的屈服點(diǎn)：試樣卸除載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長率達(dá)到試樣標(biāo)距長度的0.2%時的應(yīng)力，用符號σ0.2表示。返回上一頁下一頁回主頁.（三）強(qiáng)度指標(biāo)1.屈服點(diǎn)2.抗拉強(qiáng)度在拉伸試驗(yàn)過程中9FsA0σs=1.屈服點(diǎn)

應(yīng)用：σs和σ0.2常作為零件選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。脆性材料的屈服點(diǎn)ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=返回上一頁下一頁回主頁計(jì)算公式.FsA0σs=1.屈服點(diǎn)應(yīng)用：σs和σ0.2常作為零件選材10

σb=FbA02.抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：脆性材料制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。返回上一頁下一頁回主頁計(jì)算公式.σb=FbA02.抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：脆性材料制作機(jī)械零11（二）衡量指標(biāo)二、塑性金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。斷面收縮率：伸長率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。返回上一頁下一頁回主頁（一）定義.（二）衡量指標(biāo)二、塑性金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形12伸長率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷后的標(biāo)距,mm;l0——試樣的原始標(biāo)距,mm。返回上一頁下一頁回主頁.伸長率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷13斷面收縮率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣原始橫截面積,mm2；S1——頸縮處的橫截面積,mm2

。返回上一頁下一頁回主頁.斷面收縮率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣14（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理2.應(yīng)用3.優(yōu)缺點(diǎn)

1.原理2.應(yīng)用3.優(yōu)缺點(diǎn)4.實(shí)驗(yàn)（錄像）4.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理215（一）布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，用測量的表面壓痕直徑計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。返回上一頁下一頁回主頁.（一）布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)16

布氏硬度試驗(yàn)原理圖..171.原理布氏硬度=

FA凹=2FπD[D-（D2-d2）?]（一）布氏硬度返回上一頁下一頁回主頁.1.原理布氏硬度=F=2F（一）布氏硬度返18（一）布氏硬度使用剛球壓頭時布氏硬度值用符號HBS表示；使用硬度合金壓頭時用符號HBW表示。在實(shí)際測試時，不必用公式計(jì)算，一般用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑d，然后根據(jù)d大小查表，即可求出所測的硬度值。舉例:.（一）布氏硬度使用剛球壓頭時布氏硬度值用符號HBS表示；使用19測量比較軟的材料。測量范圍HBS<450、HBW<650的金屬材料。3.優(yōu)缺點(diǎn)2.應(yīng)用壓痕大，測量準(zhǔn)確，但不能測量成品件。返回上一頁下一頁回主頁.測量比較軟的材料。測量范圍HBS<450、HBW<204.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.4.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.211.原理（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主頁加初載荷加主載荷卸除主載荷讀硬度值.1.原理（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主22（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主頁.（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主頁.232.應(yīng)用范圍20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB70~85600N120°金剛石圓錐體HRA返回上一頁下一頁回主頁常用洛氏硬度標(biāo)度的試驗(yàn)范圍.2.應(yīng)用范圍20~671500N120°金剛石圓錐體HRC24優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、迅速，效率高，可直接測量成品件及高硬度的材料。3.優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：壓痕小，測量不準(zhǔn)確，需多次測量。返回上一頁下一頁回主頁優(yōu)點(diǎn)：操作簡便、迅速，效率3.優(yōu)缺點(diǎn)缺點(diǎn)：壓痕小，測量不準(zhǔn)254.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.4.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.26

四、沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。（三）沖擊試驗(yàn)原理及方法（一）定義（二）沖擊試樣返回上一頁下一頁回主頁.四、沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。（三27..28計(jì)算公式Ak=GH1

-GH2

=G（H1

-H2）試驗(yàn)原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量即沖擊吸收功（Ak）等于擺錘沖擊試樣前后的勢能差。返回上一頁下一頁回主頁試驗(yàn)過程如圖所示。沖擊韌度（ak）：沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積。計(jì)算公式試驗(yàn)原理：試樣被沖斷過程中吸收的能量即29..30

（五）疲勞強(qiáng)度

材料在指定循環(huán)基數(shù)下不產(chǎn)生疲勞斷裂所能承受的最大應(yīng)力。.（五）疲勞強(qiáng)度.31

..32..33第一節(jié)金屬的力學(xué)性能第一章金屬的性能第二節(jié)金屬的工藝性能回主頁第一節(jié)金屬的力學(xué)性能第一章金屬的性能第二節(jié)金屬的34第一節(jié)金屬的力學(xué)性能一、強(qiáng)度四、沖擊韌性三、硬度二、塑性上一頁下一頁回主頁.第一節(jié)金屬的力學(xué)性能一、強(qiáng)度四、沖擊韌性三、35（一）強(qiáng)度的概念（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)（三）強(qiáng)度指標(biāo)一、強(qiáng)度返回上一頁下一頁回主頁.（一）強(qiáng)度的概念（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)（三）強(qiáng)度指標(biāo)一36指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。1.定義2.應(yīng)用強(qiáng)度是機(jī)械零件（或工程構(gòu)件）在設(shè)計(jì)、加工、使用過程中的主要性能指標(biāo)，特別是選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。（一）強(qiáng)度的概念返回上一頁下一頁回主頁.指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。37（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)1.拉伸試樣（GB6397-86）2.力—伸長曲線（以低碳鋼試樣為例）3.脆性材料的拉伸曲線返回上一頁下一頁回主頁.（二）強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)1.拉伸試樣（GB6397-8381.拉伸試樣（GB6397-86）長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0返回上一頁下一頁回主頁.1.拉伸試樣（GB6397-86）長試樣：L0=10d0短392.力——伸長曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長量的關(guān)系曲線。強(qiáng)化階段返回上一頁下一頁回主頁

.2.力——伸長曲線彈性變形階段屈服階段頸縮現(xiàn)象拉伸試驗(yàn)中得40ΔLF03.脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對比）脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象。

返回上一頁下一頁回主頁.ΔLF03.脆性材料的拉伸曲線（與低碳鋼試樣相對比）脆性材41（三）強(qiáng)度指標(biāo)1.屈服點(diǎn)2.抗拉強(qiáng)度在拉伸試驗(yàn)過程中，載荷不增加，試樣仍能繼續(xù)伸長時的應(yīng)力，用符號σs表示。材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力，用符號σb表示。脆性材料的屈服點(diǎn)：試樣卸除載荷后，其標(biāo)距部分的殘余伸長率達(dá)到試樣標(biāo)距長度的0.2%時的應(yīng)力，用符號σ0.2表示。返回上一頁下一頁回主頁.（三）強(qiáng)度指標(biāo)1.屈服點(diǎn)2.抗拉強(qiáng)度在拉伸試驗(yàn)過程中42FsA0σs=1.屈服點(diǎn)

應(yīng)用：σs和σ0.2常作為零件選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。脆性材料的屈服點(diǎn)ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=返回上一頁下一頁回主頁計(jì)算公式.FsA0σs=1.屈服點(diǎn)應(yīng)用：σs和σ0.2常作為零件選材43

σb=FbA02.抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：脆性材料制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。返回上一頁下一頁回主頁計(jì)算公式.σb=FbA02.抗拉強(qiáng)度應(yīng)用：脆性材料制作機(jī)械零44（二）衡量指標(biāo)二、塑性金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。斷面收縮率：伸長率：試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比。試樣拉斷后，頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比。返回上一頁下一頁回主頁（一）定義.（二）衡量指標(biāo)二、塑性金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形45伸長率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷后的標(biāo)距,mm;l0——試樣的原始標(biāo)距,mm。返回上一頁下一頁回主頁.伸長率（δ）l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷46斷面收縮率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣原始橫截面積,mm2；S1——頸縮處的橫截面積,mm2

。返回上一頁下一頁回主頁.斷面收縮率（Ψ）S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣47（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理2.應(yīng)用3.優(yōu)缺點(diǎn)

1.原理2.應(yīng)用3.優(yōu)缺點(diǎn)4.實(shí)驗(yàn)（錄像）4.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.（一）布氏硬度（二）洛氏硬度三、硬度1.原理248（一）布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入式樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時間后卸除試驗(yàn)力，用測量的表面壓痕直徑計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。返回上一頁下一頁回主頁.（一）布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)是指用一定直徑的球體（鋼球或硬質(zhì)49

布氏硬度試驗(yàn)原理圖..501.原理布氏硬度=

FA凹=2FπD[D-（D2-d2）?]（一）布氏硬度返回上一頁下一頁回主頁.1.原理布氏硬度=F=2F（一）布氏硬度返51（一）布氏硬度使用剛球壓頭時布氏硬度值用符號HBS表示；使用硬度合金壓頭時用符號HBW表示。在實(shí)際測試時，不必用公式計(jì)算，一般用讀數(shù)顯微鏡測出壓痕直徑d，然后根據(jù)d大小查表，即可求出所測的硬度值。舉例:.（一）布氏硬度使用剛球壓頭時布氏硬度值用符號HBS表示；使用52測量比較軟的材料。測量范圍HBS<450、HBW<650的金屬材料。3.優(yōu)缺點(diǎn)2.應(yīng)用壓痕大，測量準(zhǔn)確，但不能測量成品件。返回上一頁下一頁回主頁.測量比較軟的材料。測量范圍HBS<450、HBW<534.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.4.實(shí)驗(yàn)（錄像）返回上一頁下一頁回主頁.541.原理（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主頁加初載荷加主載荷卸除主載荷讀硬度值.1.原理（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主55（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主頁.（二）洛氏硬度返回上一頁下一頁回主頁.562.應(yīng)用范圍20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB70~85600N120°金