,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,#,1,工程材料的力学性能,力学性能：是设计、制造机械零件最重要的指标，指金属在外加载荷作用下或载荷与环境因素联合作用下表现的特性。,材料受外力一般出现,弹性变形、弹,-,塑性变形和断裂,三个阶段，根据载荷性质（如拉伸、压缩、冲击等）及所接触环境因素的不同，表现出来的力学性能指标也不同。,常用力学性能判据：,强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度。,第,1,页,/,共,16,页,一、常用材料的力学性能指标,1、承受静载荷作用时的力学性能,B,Pb,Ps,S,Pe,E,图,1,1 低碳钢的,P,l,曲线,O,伸长量,l,/mm,K,拉伸力,P/N,l,0,P,P,F,0,标准试样,l,1,F,1,拉断后试样,=,P/F,0,=,l/l,0,第,2,页,/,共,16,页,低碳钢的,-,曲线,图,1,1 低碳钢的,曲线,O,p,p,e,e,s,s,b,b,k,=,P/F,0,=,l/l,0,（1）应力,应变曲线,弹性变形,e,屈服强度,s,塑性变形,e,强度极限,b,第,3,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.1,1,）弹性模量,：,材料在弹性变形阶段，外力与变形呈正比，此应力与应变的比值。,E=/（,Mpa,）,E,称为材料的刚度，表征对弹性变形的抗力。,E，,变形力，刚度。,第,4,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.2,2,）强度,：表征材料对塑性变形和断裂的抗力。,弹性极限,e,产生弹性变形的最大应力；,屈服极限,s,材料产生屈服时的最小应力；,条件屈服极限,0.2,脆性材料，国标规定产生,l,=0.2,l,0,变形时的应力；,0.2,P,0.2,/S,0,(Mpa),第,5,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.3,抗拉强度,b,试样断裂前所能承受的最大应力；,零件承受载荷不允许,b,。,P,e,e,P,0.2,s,0.2,P,b,b,0.2%,l,0,P,l,第,6,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.4,3,）,塑性,：材料断裂前具有塑性变形的能力。,、，,材料塑性好，可进行锻造、冲压、轧制，安全性好，无突然断裂。,第,7,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.5,（2）硬度：,材料表面抵抗局部塑性变形的能力。,1,）布氏硬度,HB：,原理：,P,d,P,D,第,8,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.6,淬火钢球,HBS，450,硬质合金,HBW，450650,应用：铸铁，有色，退火、正火、调质钢。,特点：准确,压痕大，不能测成品、薄板。,第,9,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.7,2,）洛氏硬度,HR：,原理：120金刚石锥体或,1.588,淬火钢球,h,1,1,1,3,3,h,3,2,2,h,2,初载10,kg,h,1,主载,h,2,卸载回弹,h,3,压痕深度,h,=,h,3,-,h,1,HR,=,k,-,h,/,0.002,第,10,页,/,共,16,页,承受静载时的力学性能.8,特点：操作简单，测量方便，可直接读数；,压痕小，可测成品、薄壁零件；,不准确，测三点取平均值。,硬度,压头,载荷(,kg),测量范围,适用材料,HRA,金刚石,60,7088,硬质合金，表面淬火、渗碳钢,HRB,1.588,100,25100,有色，退火、正火钢,HRC,金刚石,150,2067,淬火、调质钢,第,11,页,/,共,16,页,2、承受动载荷作用时的力学性能,动(冲击)载荷：以较高的速度作用于工件上的载荷。,如锤杆、冲头、活塞销与连杆、变速齿轮、车刀等。,冲击韧度,a,k,：,材料在冲击载荷作用下下抵抗变形和断裂的能力。,第,12,页,/,共,16,页,冲击韧度,a,k,测定：,一次冲击试验,图,1,2,摆锤式冲击试验原理图,冲击吸收功：,A,k,=mg(h,1,-h,2,),冲击韧性值：,a,k,=,A,k,/,F,0,(,J/cm,2,),第,13,页,/,共,16,页,冲击韧度,a,k,a,k,，,材料韧性好，抗冲击能力强。,a,k,随温度下降而降低，且在某一温度范围，,a,k,急剧下降,冷脆；此温度范围称为,“,韧脆转变温度(,T,k,),”,。,低温工作零件，选值低的材料。仅作设计参考。,高冲击值部分,低冲击值部分,T,k,a,k,(,J/cm,2,),温度/,图,1,3,韧脆转变温度,第,14,页,/,共,16,页,N,2,2,N,1,1,3.,承受交变载荷时的力学性能,零件承受,2,3,6,N,1,N,2,N,3,N,6,O,循环次数,N,1,/MPa,图,1,4,疲劳曲线示意图,第,15,页,/,共,16,页,疲劳强度,循环次数,：钢10,7,，有色金属、超高强度 钢、聚合物材料10,8,。,原因,：材料内部气孔、疏松、夹杂等缺陷；,表面划痕、局部应力集中，产生微裂纹，应力循环、扩展、断裂。,措施,：合理选材，改善内部组织；合理设计外部结构形状；降低表面粗糙度；表面强化等。,第,16,页,/,共,16,页,