材料的力学性能.pptxVIP

第1页/共40页1.1金属材料的性能 材料性能包括工艺性能和使用性能两方面。1、工艺性能：材料在加工过程中表现出的性能。包括铸造（流动性、收缩性）、锻压（塑性和变形抗力）、焊接（焊接性）、热处理和切削性能（适当的硬度170-230HBS和足够的脆性）等。 工艺性能直接影响零件加工后的质量，是选材和制定零件加工工艺路线时应当考虑的因素之一。第一页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第2页/共40页2、使用性能：材料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。 何为力学性能？ ----材料在外力作用下所表现出来的性能。常见的力学性能有哪些？ 静态力学性能：弹性、刚度、强度、 塑性、硬度 动态力学性能：韧性、疲劳强度 这些力学性能指标是机械零件的设计、 选材以及制定加工路线的依据。第二页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第3页/共40页 金属的弹性、刚度、强度、塑性等指标都可以通过拉伸试验来测定。第三页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第4页/共40页拉伸试验机低碳钢的应力-应变曲线拉伸试样应力? = P/F0应变? = (l-l0)/l0拉伸试验第四页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第5页/共40页e?一、弹性和刚度 1、弹性: 含义：外力作用下不产生永久变形的性能。 指标：弹性极限?e，即材料承受最大弹性变形时的应力。（Fe/S0)注：弹性极限?e是工作中不允许有微量塑性变形零件（如精密的弹性元件、炮筒等）的设计与选材的依据。第五页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第6页/共40页2、刚度含义：材料受力时抵抗弹性变形的能力。指标：弹性模量E。注：绝大多数机械零件是在弹性状态下工作，一般不允许有过量的弹性变形，更不允许有明显的塑性变形，所以对刚度都有一定要求。如机床主轴、导轨、镗杆等，都要求有足够的刚度，否则降低精度。 E的大小主要取决于材料本性，除随温度升高而降低外，其他强化手段如热处理、冷热加工、合金化等对E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。 第六页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第7页/共40页s?0.2??二、强度与塑性1、强度 含义：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。指标（两个）： （1）屈服强度?s：材料发生微量塑性变形的最低应力值。（屈服点）。 （Fs/S0) 单位：Mpa 第七页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第8页/共40页 条件屈服强度?0.2：规定试样产生残余变形量为0.2%时的应力值。 注：机械零构件发生少量塑性变形后会降低工作精度或影响与其他零件的配合，因此一般不允许发生塑性变形，所以?s ?0.2是机械零构件设计和选材的主要依据。 （2）抗拉强度?b：材料断裂前所承受的最大应力值。 （Fb/S0)单位Mpa 也是设计选材的重要依据。第八页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第9页/共40页 金属材料的强度与化学成分和工艺过程有关，尤其是热处理工艺密切相关。纯金属的?b较低，纯铁为200Mpa；对于退火态的三种铁碳合金，含碳分别为0.2%、0.4%、0.6%的铁碳合金 ?b为350Mpa，500Mpa，700Mpa。合金钢?b的可达1000-1800Mpa。含碳0.4%的铁碳合金淬火高温回火后， ?b可提高到700-800Mpa。铜?b为60Mpa、铝?b为40Mpa。铜合金?b达600-700Mpa，铝合金?b一般为400-600Mpa。第九页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第10页/共40页断面收缩率：拉伸试样的颈缩现象断裂后2、塑性含义：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。指标（两个）： 伸长率：第十页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第11页/共40页说明：① 用?表示塑性比伸长率?更接近真实变形。② ?与试样尺寸 有关，d0 相同时，l0?，??，故?5 ?10。只有l0/d0 为常数时， ?才有可比性。③ ? ? 时，无颈缩，为脆性材料表征 ? ? 时，有颈缩，为塑性材料表征注：（1）塑性是压力加工成型的重要参数。另一方面材料具 有一定的塑性可提高零件使用的可靠性，防止突然断裂。（2）塑性指标不直接用于工程计算，只根据经验选择，一般长试样?达5% ?达10%即可满足绝大多数零件要求。第十一页，编辑于星期日：二十一点 十九分。第12页/共40页复习与思考题：1、某厂购进一批钢材，从中制取d0=10mm的圆形截面短试样，经拉伸实验后，测得 Fb=33.81KN, Fs=20.68KN, Lk=65mm, dk=6mm. 试问这批钢材的力学性能是否合格？（注：GB699—88规定此种钢材的力学性能判据：?b=375 MPa；?s=225 MPa;?5=27% ; ? =55% )。2、一紧固螺钉在使用过程中发现有塑性变形，是因为螺钉