金属力学性能.

金属材料的性能金属材料的性能包含使用性能和工艺性能。使用性能是金属材料在使用条件下所表现出来的性能。使用性能包括物理性能、化学性能、力学性能。工艺性能是金属在制造加工过程中反映出来的各种性能。1.1金属的力学性能定义:所谓力学性能是指金属在力或能的作用下，材料所表现出来的性能。指标:弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧性、断裂韧度和疲劳强度等。载荷•定义载荷是指金属材料在加工及使用过程中所受的外力。•种类1、静载荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。2、冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷。3、交变载荷：指大小、方向或大小和方向随时间作周期性变化的载荷。应力•定义:单位面积上的内力。•金属受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其横截面积上的应力按下式计算：σ=F/S式中σ——应力（MPa）；F——外力（N）；S——横截面积（mm2）。FS拉伸图•拉伸试样按照国家标准（GB/T228－2002）常用的拉伸试样图：长试样：L0=10d0、短试样：L0=5d0力－伸长曲线•拉伸过程应变拉力拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机初始瞬时效应力－伸长曲线•⑴op——弹性变形阶段•⑵p点后的水平或锯齿状线段——屈服阶段•(3)屈服后至m点——强化阶段•(4)mk——缩颈阶段（局部塑性变形阶段)变形阶段退火低碳钢低、中回火钢淬火钢及铸铁中碳调质钢不同材料的拉伸曲线定义：金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。强度指标1、屈服强度材料的屈服强度或规定残余伸长强度是机械零件设计的主要依据，也是评定金属材料性能的重要指标。0eHeHFRS强度试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，抗拉强度是机械零件设计和选材的重要依据。2、抗拉强度塑性指材料断裂前发生永久变形的能力。（1）断后伸长率试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比。100%uooLLAL（2）断面收缩率试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比。塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定塑性。防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。A11.12~5%属脆性材科A11.1≈5~10%属韧性材料A11.110%属塑性材料硬度布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV硬度是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力•常用测量硬度的方法(1)布氏硬度HB布氏硬度计(1)布氏硬度HB适用范围:＜450HBS;＜650HBW;(1)布氏硬度HB表示方法：符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。(2)洛氏硬度HRh1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRC≈HBS(3)维氏硬度HV适用范围:测量薄板类;HV≈HBS;材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。冲击韧性冲击韧性值αK就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图疲劳强度表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。钢材的循环次数一般取N=107有色金属的循环次数一般取N=108钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:σ-1=(0.45～0.55)σb1943年美国T-2油轮发生断裂1.2金属的工艺性能•金属工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力。1、铸造性能：金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。2、锻造性能：用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。3、焊接性能：焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性。4、切削加工性能：金属材料的切削加工性能是指金属材料在切削加工时的难易程度。应用举例•图示为连杆螺栓，在工作时需保证有足够的力学性能（如：不产生过量的塑性变形或断裂）和使用寿命。那么如何判断该零件是否达到技术要求呢？解决方案•为保证连杆螺栓具有足够的使用性能，采用合金钢材料，其力学性能需达到下列技术要求：•抗拉强度Rm≥931MPa，屈服强度ReL≥784MPa，伸长率A≥12%，断面收缩率Z≥50%，冲击韧性αK≥78.4J/cm2，硬度300-350HBW，才能满足使用性能。•通过测算该零件试样的强度、塑性、硬度、冲击韧度等力学性能指标值，与上述技术要求进行比较，从而判断零件是否满足使用性能。