,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,/68,ROAD ENERGY,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ROAD ENERGY,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ROAD ENERGY,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,概述,使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物理性能和化学性能。,工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切削性能等。,神舟一号飞船,概述使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、物,材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为,变形,。,外力去除后能够恢复的变形称为,弹性变形,。,外力去除后不能恢复的变形称为,塑性变形,。,五万吨水压机,概述,材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。五万吨水压,概述,如何评定材料的力学性能？,概述如何评定材料的力学性能？,强度：,材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。,屈服强度,s,：,材料发生微量塑性变形时的应力值。,条件屈服强度,0.2,：,残余变形量为,0.2%,时的应力值。,抗拉强度,b,：,材料断裂前所承受的最大应力值。,s,0.2,一、弹性和塑性,强度：材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。s0.2一,弹性：,指标为弹性极限,e,，即,材料承受最大弹性变形时的应力。,刚度：,材料受力时抵抗弹性变形的能力。,指标为弹性模量,E*,惯性矩,I,。,e,弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。,一、弹性和塑性,弹性：指标为弹性极限e，即材料承受最大弹性变形时的应力。,低碳钢的应力,-,应变曲线,拉伸试样,拉伸试验机,应力,=,P,/,F,0,应变,=(,l,-,l,0,)/,l,0,低碳钢的应力-应变曲线拉伸试样拉伸试验机应力=P/F0,塑性：,材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为：,伸长率：,断面收缩率：,断裂后,拉伸试样的颈缩现象,一、弹性和塑性,塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标为：,说明：,用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。,直径,d,0,相同时，,l,0,，,。只有当,l,0,/d,0,为常数时，塑性值才有可比性。,当,l,0,=10d,0,时，伸长率用,表示；,当,l,0,=5d,0,时，伸长率用,5,表示。显然,5,时，无颈缩，为脆性材料表征,450,的试验,h,1,-,h,0,洛氏硬度测试示意图,洛氏硬度计,洛氏硬度用符号,HR,表示,根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为,A,、,B,、,C,。,二、硬度洛氏硬度计一般用于HB450的试验h1-h0洛氏硬,符号,HR,前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。,HRA,用于测量高硬度材料,如硬质合金、表淬层和渗碳层。,HRB,用于测量低硬度材料,如有色金属和退火、正火钢等。,HRC,用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。,洛氏硬度的优点：,操作简便，压痕小，适用范围广。,缺点：,测量结果分散度大。,钢球压头与金刚石压头,洛氏硬度压痕,二、硬度,符号HR前面的数字为硬度值，后面为使用的标尺。HRA用于测量,二、硬度,洛氏硬度的分类及应用,二、硬度洛氏硬度的分类及应用,二、硬度,布氏硬度与洛氏硬度的比较,洛式硬度,压痕很小，测量值有局部性，须测数点求平均值，适用成品和薄片，归于无损检测一类；,布式硬度,压痕较大，测量值准，不适用成品和薄片，一般不归于无损检测一类。,洛式硬度,的硬度值是一无名数，没有单位。（因此习惯称洛式硬度为多少度是不正确的。）,布式硬度,的硬度值有单位，且和抗拉强度有一定的近似关系。,二、硬度布氏硬度与洛氏硬度的比较洛式硬度压痕很小，测量值有局,二、硬度,布氏硬度与洛氏硬度的比较,洛式硬度直接在表盘上显示、也可以数字显示，操作方便，快捷直观，适用于大量生产中。布式硬度需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算，操作较繁琐。,在一定条件下，,HB,与,HRC,可以查表互换。其心算公式可大概记为：,1HRC1/10HB,。,硬度试验是机械性能试验中最简单易行的一种试验方法。为了能用硬度试验代替某些机械性能试验，生产上需要一个比较准确的硬度和强度的换算关系。,二、硬度布氏硬度与洛氏硬度的比较洛式硬度直接在表盘上显示、也,二、硬度,布氏硬度与洛氏硬度的比较,实践证明，金属材料的各种硬度值之间，硬度值与强度值之间具有近似的相应关系。因为硬度值是由起始塑性变形抗力和继续塑性变形抗力决定的，材料的强度越高，塑性变形抗力越高，硬度值也就越高。,二、硬度布氏硬度与洛氏硬度的比较实践证明，金属材料的各种硬度,二、硬度,维氏硬度,HV,维氏硬度计,维氏硬度试验原理,维氏硬度压痕,一种以正四棱锥金刚石为压头的硬度测量方法。压头的两个相对面间的夹角为,136,度，硬度值定义与布氏硬度相同，即压痕表面上单位面积所能承受的压力，所不同的是压痕形状为四棱锥，用测量压痕对角线的平均长度来计算压痕面积及硬度值,.,二、硬度维氏硬度HV维氏硬度计维氏硬度试验原理维氏硬度压痕一,维氏硬度用符号,HV,表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。,根据载荷范围不同，规定了三种测定方法,维氏硬度试验、小负荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。,维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。,小负荷维氏硬度计,显微维氏硬度计,二、硬度,维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按顺,金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫做冲击韧度。常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧度。,三、冲击韧度,指标为冲击韧性值,a,k,(,通过冲击实验测得,),。,金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫做冲击韧度。常用一次,A,k,=,GH,1,-GH,2,=G,（,H,1,-H,2,）,试验原理：试样被冲断过程中吸收的能量即冲击吸收功（,A,k,）等于摆锤冲击试样前后的势能差。,冲击韧度（,a,k,）：冲击吸收功除以试样缺口处截面积。,三、冲击韧度,Ak=GH1-GH2=G（H1-H2）试验原理：试,a,k,=A,K,/S,（,Jcm,-2,）,A,k,冲断试样所消耗的冲击功（,J,）,S,试样断口处的原始截面积（,cm,2,）,三、冲击韧度,ak=AK/S（Jcm-2）三、冲击韧度,材料韧性判据为冲击韧性,a,k,，低值为脆性材料，高值为韧性材料。,在冲击载荷下工作的零件，很少是受大能量一次冲击而破坏的；往往是受小能量多次重复冲击而破坏的。,试验表明：,在冲击能量不太大的情况下，其承受反复冲击的能力主要取决于强度，而不是很高的冲击韧性,a,k,。,三、冲击韧度,材料韧性判据为冲击韧性ak，低值为脆性材料，高值为韧性材料,韧脆转变温度,材料的冲击韧性随温度下降而下降。,在某一温度范围内冲击韧性值急剧下降的现象称,韧脆转变,。,发生韧脆转变的温度范围称,韧脆转变,温度,。,材料的使用温度应高于韧脆转变温度。,韧,三、冲击韧度,韧脆转变温度材料的冲击韧性随温度下降而下降。在某一温度范围内,TITANIC,建造中的,Titanic,号,TITANIC,的沉没与船体材料的质量直接有关,TITANIC建造中的Titanic 号TITANIC的沉没,材料在低于,s,的重复交变应力作用下发生断裂的现象。,材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称为疲劳极限。用,-1,表示。,钢铁材料规定次数为,10,7,，有色金属合金为,10,8,。,疲劳应力示意图,疲劳曲线示意图,四、疲劳强度,材料在低于s的重复交变应力作用下发生断裂的现象。疲劳应力示,材料的疲劳强度通常在旋转对称弯曲疲劳试验机上测定疲劳曲线,即交变应力与断裂前的循环次数,N,之间的关系。,疲劳破坏原因,:,材料有杂质,表面划痕,能引起应力集中（指受力构件由于几何形状、外形尺寸发生突变而引起局部范围内应力显著增大的现象）,导致微裂纹,裂纹扩展致使零件不能承受所加载荷突然破坏。,四、疲劳强度,材料的疲劳强度通常在旋转对称弯曲疲劳试验机上测定疲劳曲线,即,通过,改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表面强化,等方法可提高材料疲劳抗力。,轴的疲劳断口,疲劳辉纹（扫描电镜照片）,四、疲劳强度,通过改善材料的形状结构，减少表面缺陷，提高表面光洁度，进行表,材料有杂质、表面划伤等缺陷,应力集中,微裂纹,裂纹扩展,破 坏,五、产生疲劳破坏的原因,材料有杂质、表面划伤等缺陷应力集中 微裂纹 裂纹扩,六、金属材料的其他性能,使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括,力学性能、物理性能和化学性能,。,物理性能：密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性。如，飞机上使用的零件要求比重轻；电机、电器用零件要考虑导电性，等等。,化学性能：室温或高温时抵抗各种化学作用的能力，也称化学稳定性，包括耐酸性、耐碱性、抗氧化性等等。如，化工设备、医疗器械要求化学稳定性好。,六、金属材料的其他性能使用性能：材料在使用过程中所表现的性能,各种金属材料存在各不相同的使用性能。因此：,必须首先熟悉各种金属材料的主要性能。,根据不同的技术要求，选择合适的金属材料。,六、金属材料的其他性能,如：,医疗器械 不锈钢。,飞机上使用的零件，要求比重轻，当然强度也要高铝合金甚至复合材料。,各种金属材料存在各不相同的使用性能。因此：六、金属材料的其他,六、金属材料的其他性能,工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能。,包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切,削加工性能和热处理工艺性能等。,六、金属材料的其他性能工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材,谢谢大家,！,谢谢大家！,