工程材料 第一章

工程材料第一章第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

一.定義:力學性能(機械性能)-----是指材料在力的作用下抵抗變形和開裂的性能.(材料抵抗外力的能力）二.指標:彈性、塑性、強度、韌性、硬度和疲勞強度等-----。第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一第一章

拉伸機上，低碳鋼緩慢加載單向靜拉伸曲線

拉伸試驗機三.拉伸試驗第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

低Ｃ鋼、正、退、調(diào)質(zhì)（中Ｃ，低、中C合金鋼），某些Al合金及某些高分子材料具有上述曲線的全部（紅線）；鑄鐵、陶瓷：只有彈性變形階段（蘭線）；中、高碳鋼：沒有屈服變形階段（綠線）。第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

按外力作用方式種類:抗拉、抗壓、抗彎、抗扭等。

(1)屈服強度：σs屈服點S材料在外力作用下開始塑性變形的最低應力。是設計和選材的主要依據(jù)之一

Ps

σs=MpaS0強度(strength):材料抵抗變形和斷裂的能力.MPa屈服強度抗拉強度抗拉第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

(2)條件屈服強度(塑性變形量為0.2%)規(guī)定試樣產(chǎn)生0.2％殘余變形時的應力值.(3)抗拉強度：σb

P0.2σ0.2=(Mpa)

S0

Pbσb=(Mpa)S0⑸屈強比σs/σb:屈強比越小，工程構件的可靠性越高⑷.彈性極限σe

:不產(chǎn)生永久變形的最大應力．Pe

σe=(Mpa)S0第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

塑性(plasticity):是指材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。(1)斷面收縮率(percentagereductioninarea):ψ

S0–Sk

ψ=×100%S0(2)伸長率(延伸率)specificelongation:δ

Lk–L0

δ=×100%L0

δ<2~5%屬脆性材科δ≈5~10%屬韌性材料δ>10%屬塑性材料第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

硬度(hardness):

是指材料抵抗其他硬物體壓入其表面的能力。

布氏硬度HB洛氏硬度HR

維氏硬度HV顯微硬度常用測量硬度的方法第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

布氏硬度

HB

特點：

平均、重復性好；壓痕面積大，

適用于:未成品件；軟質(zhì)件。

HBS

–淬火鋼球壓頭（≤450）；

HBW--硬質(zhì)合金球壓頭（≤650）布氏硬度計

使用范圍：第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

洛氏硬度

(Rockwllhardness)

操作簡便、可直讀；壓痕小；用于：

HRA（120℃金剛石圓錐壓頭）—

硬而薄件。

HRB（φ1.588鋼球壓頭）——

軟質(zhì)件。

HRC（120℃金剛石圓錐壓頭）—硬件：淬硬鋼、工具鋼…使用范圍：

HRC20～67維氏硬度（HV）

金剛石正四棱錐壓頭，精確，但操作復雜，用于科學試驗。

適于各種硬度值的測量；壓痕小。顯微硬度（HM）:可測各組成相的硬度，用于組織研究。第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

§1-2動載時材料的機械性能

1、沖擊韌性:材料抵抗沖擊載荷的能力.

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第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

沖擊功Ak:Ak=mgH–mgh(J)沖擊韌性值ak：試樣缺口處單位截面積上所消耗的沖擊功。

Ak

ak=(J/cm2)（akv、aku）S0影響因素：材料、T、試樣大小、缺口形狀等。

應用

——

汽車緊急制動；蒸汽錘；沖床等動載荷。

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2、疲勞強度：σ-1

疲勞：材料在交變應力作用下，在遠小于強度極限，甚至小于屈服極限的應力下發(fā)生斷裂。

疲勞占失效零件的70%以上，80%的斷裂由疲勞造成。

疲勞極限：材料能承受的無數(shù)次（107～８）循環(huán)而不斷裂的最大應力值。

疲勞曲線疲勞原因——劃痕、內(nèi)應力集中引起微裂紋擴展

影響因素：循環(huán)應力特征、溫度、材料成分和組織、夾雜物、表面狀態(tài)、殘余應力等。

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本章重點

各種機械性能指標的物理意義、單位、應用：強度（σe、σb、σs）；塑性（ψδ）；硬度（HRB、HRC，HBS、HBW）沖擊韌性ak；疲勞強度σ-1

。

第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一金屬材料的機械（力學）性能

h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計

洛氏硬度計第17頁，共20頁，20