重慶大學(xué)工程材料第一章材料的力學(xué)性能課件

第一章材料的性能材料的性能工藝性能使用性能力學(xué)性能（機(jī)械性能）物理性能化學(xué)性能鑄造性能焊接性能可鍛性能切削加工性能熱處理性能（一）靜載荷力學(xué)性能

靜載荷是指大小不變或變化過程緩慢的載荷：強(qiáng)度、塑性和硬度等。1.強(qiáng)度§1力學(xué)性能A′ABCDEpesbE低碳鋼的

－

曲線p—比例極限e—彈性極限s—屈服強(qiáng)度b—抗拉強(qiáng)度

＝E

E—彈性模量2.硬度

特點(diǎn)：1）壓痕面積大，測量誤差小，與強(qiáng)度之間有較好的對應(yīng)關(guān)系。2）不宜于成品零件和薄而小的零件，需測量d值。（N/mm2)硬度是指材料在表面的不大體積內(nèi)抵抗變形或者破斷的能力。

（1）布氏硬度：表示方法：

例：350HBW5/750；

600HBW1/30/20?！?力學(xué)性能（3）維氏硬度和顯微硬度：表示方法：硬度值+HV+試驗(yàn)力數(shù)字(kgf)+與規(guī)定時(shí)間（10~15s)不同的時(shí)間。例：640HV30/20特點(diǎn)：1）測定范圍寬，適合各種軟、硬不同的材料；特別適合薄工件或薄表面硬化層的硬度測試；2）硬度值需要測量對角線才能計(jì)算或查表得出，效率較低。顯微硬度：小載荷維氏硬度試驗(yàn)，試驗(yàn)載荷在1000g以下、壓痕對角線長度以μm計(jì)，用于材料微區(qū)硬度測試?！?力學(xué)性能（二）動(dòng)載荷力學(xué)性能

動(dòng)載荷是指由于運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的作用在構(gòu)件上的作用力，沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度。1.沖擊韌性沖擊韌性是很大的速度作用于構(gòu)件上的載荷。需要用材料的韌性指標(biāo)。

材料的韌性是指材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的過程。評定材料韌性的指標(biāo)是沖擊韌度和多沖抗力。§1力學(xué)性能1）沖擊韌度：（GB/T229-1994）一次擺錘試驗(yàn)：沖擊吸收功：AK=G（H1-H2）（單位J）

沖擊韌度：

沖擊韌度aK表示單位面積的平均沖擊功值，是一個(gè)數(shù)學(xué)平均值，與試樣的實(shí)際承載情況有一定的距離，故目前多直接用沖擊吸收功AK作為材料抵抗沖擊作用的力學(xué)性能指標(biāo)。工程意義：反映原始材料的冶金質(zhì)量和熱加工產(chǎn)品的質(zhì)量。§1力學(xué)性能2.疲勞強(qiáng)度

零件在交變載荷作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。疲勞斷裂屬于低應(yīng)力脆性斷裂。

疲勞強(qiáng)度表示材料經(jīng)受無限多次循環(huán)而不斷裂的最大應(yīng)力，記為Rr。下標(biāo)r表示應(yīng)力對稱循環(huán)系數(shù)?！?力學(xué)性能工程上常規(guī)定N=108次時(shí)對應(yīng)的應(yīng)力作為條件疲勞極限。3.材料的斷裂韌度（KⅠC）低應(yīng)力脆斷：低于材料屈服強(qiáng)度時(shí)發(fā)生的脆性斷裂；

原因：材料中宏觀裂紋的擴(kuò)展；斷裂韌度（KⅠC）：表征材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的力學(xué)性能指標(biāo)。應(yīng)力場強(qiáng)度因子：Y—裂紋的幾何形狀因子；KⅠ—單位：N·mm-2·mm1/2或N·mm-3/2；R—工作應(yīng)力；§1力學(xué)性能4.材料的高、低溫力學(xué)性能蠕變：材料在較高的恒定溫度下，當(dāng)外加應(yīng)力低于屈服極限時(shí)，材料會隨著時(shí)間的延長發(fā)生緩慢的塑性變形現(xiàn)象。金屬材料、陶瓷在(0.3~0.5)Tm時(shí)會發(fā)生蠕變。1）高溫力學(xué)性能（GB/T2039-1997）

(1)蠕變極限—材料在給定溫度T（℃）和規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間t(h)內(nèi)，使試樣產(chǎn)生一定蠕變伸長量所能承受的最大應(yīng)力

(2)持久極限—材料在給定溫度T（℃）和規(guī)定的試驗(yàn)時(shí)間t(h)內(nèi)不發(fā)生斷裂所能承受的最大應(yīng)力

§1力學(xué)性能密度—

材料單位體積的質(zhì)量。熔點(diǎn)—

材料的熔化溫度。熱容—

材料在沒有體積變化時(shí)，溫度變化1℃時(shí)熱量的變化。熱膨脹性—

材料每變化1℃時(shí)引起的長度上相對膨脹量的大小。導(dǎo)熱性—

材料傳導(dǎo)熱量的性能。導(dǎo)電性—

材料傳導(dǎo)電荷的性能。磁性—

材料在磁場中導(dǎo)磁的性能。介電常數(shù)—材料在電場中被極化的性能。二、材料的物理性能§2物理性能耐腐蝕性—

材料抵抗介質(zhì)侵蝕的能力。高溫抗氧化性—

材料在高溫下迅速氧化后，能在表面形成一層連續(xù)而致密并與母體結(jié)合牢靠的膜從而阻止進(jìn)一步氧化的能力。抗老化性能—

高分子材料抵抗老化的能力。降解性—塑料在自然環(huán)境下能否迅速分解的能力。三、材料的化學(xué)性能§3化學(xué)性能鑄造性—澆注鑄件時(shí)，液態(tài)材料能充滿鑄型并獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的性能。

鑄造性的好壞與液態(tài)材料的流動(dòng)性、收縮率、偏析等因素有關(guān)。可鍛性—

材料是否易于進(jìn)行壓力加工的性能。

可鍛性的好壞主要以材料的塑性和變形抗力來衡量。焊接性—

材料是否易于焊接在一起并能保證焊縫質(zhì)量的性能。

焊接性的好壞一般用焊接處出現(xiàn)各種缺陷的傾向來衡量。切削加工性—材料是否易于切削加工的性能。