武汉理工大学工程材料第1章

工程材料机械制造基础-Ⅰ第一章金属材料的性能机电工程学院金工学部王志海第一章金属材料的性能PerformanceofMetalMaterial金属材料的力学性能金属材料的其他性能第一节金属材料的力学性能一.定义:力学性能是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。二.指标:弹性、塑性、韧性、强度、硬度和疲劳强度等。三.拉伸试验拉伸试样拉伸试验机拉伸试样的颈缩现象四.拉伸图bse1.弹性(elasticity):金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。2.弹性变形(elasticdeformation):随载荷撤除而消失的变形。3.弹性极限(elasticlimit):Fe弹性极限载荷(N)σe=(Mpa)S0试样原始横截面积(mm2)4.强度(strength):材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。(1)种类:抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。(2)屈服强度(yieldstrength):屈服点SFsσs=(Mpa)S0试样屈服时的载荷(N)试样原始横截面积(mm2)(3)条件屈服强度(塑性变形量为0.2%)(4)抗拉强度(tensilestrength):试样在断裂前所能承受的最大应力。F0.2σ0.2=(Mpa)S0试样原始横截面(mm2)试样产生0.2%残余塑性变形时的载荷(N)Fb试样断裂前的最大载荷(N)σb=(Mpa)S0试样原始横截面积(mm2)四.塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。(1)断面收缩率(percentagereductioninarea):是指试样拉断处横截面积Sk的收缩量与原始横截面积S0之比。S0-Skψ=×100%S0(2)伸长率(延伸率)specificelongation:是指试样拉断后的标距伸长量Lk与原始标距L0之比。Lk–L0δ=×100%L0δ2~5%属脆性材科δ≈5~10%属韧性材料δ10%属塑性材料五.硬度(hardness):是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力。布氏硬度HB洛氏硬度HR维氏硬度HV肖氏硬度HS锉刀法常用测量硬度的方法(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)布氏硬度计(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)适用范围:＜450HBS;＜650HBW;(1)布氏硬度HB(Brinell-hardness)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HR(Rockwllhardness)h1-h0洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计10HRC≈HBS(3)维氏硬度HV(diamondpenetratorhardness)适用范围:测量薄板类;HV≈HBS;工件(4)肖氏硬度HS(drophardness)254mm2.5gh(5)锉刀法:一组硬度差为5HRC的锉刀。例如:10HRC、15HRC、20HRC等。六.冲击韧性(notchtoughness):材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。冲击试验机冲击试样和冲击试验示意图试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:Ak=mgH–mgh(J)冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。AKak=(J/cm²)S0七.疲劳强度(fatiguestrength):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油轮发生断裂八.比强度(specificstrength):材料的强度值与密度值之比。名称密度(g/cm3)强度(Mpa)比强度纯铝2.780～10030～37纯铁7.87180～28023～36纯钛4.5405～50090～111第二节金属材料的其他性能物理性能化学性能工艺性能本章的作业P81.3.欢迎进入第二章学习内容