工程材料机械性能.ppt

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1、第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 工程材料机电工程学院 赵占西2021/9/2311第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 金属材料的力学性能金属材料的力学性能v静载时材料的力学性能静载时材料的力学性能静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性）静拉伸试验（弹性和刚度、强度、塑性）硬度（布氏硬度、洛氏硬度）硬度（布氏硬度、洛氏硬度）v动载时材料的力学性能动载时材料的力学性能冲击韧性（冲击韧性（KU）疲劳强度疲劳强度v高温力学性能（蠕变、其它力学性能）高温力学性能（蠕变、其它力学性能）v断裂韧性断裂韧性2021/9/2322第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 弹性和刚度

2、标准拉伸试样1静载时材料的力学性能2021/9/2333第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 拉伸试验1静载时材料的力学性能2021/9/2344第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 弹性 E=/强度 s、b塑性 =(L1-L0)/L0 =(F0-F1)/F01静载时材料的力学性能2021/9/2355第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 冷作强化的应用 （加工硬化）建筑钢筋冷扎钢板预应力钢丝1静载时材料的力学性能2021/9/2366第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 布氏硬度试验1静载时材料的力学性能2021/9/2377第一章 金属材料的力学性能

3、机电工程学院 赵占西 1静载时材料的力学性能2021/9/2388第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 1静载时材料的力学性能2021/9/2399第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 洛氏硬度试验1静载时材料的力学性能2021/9/231010第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 其它硬度 维氏硬度HV 主要用于薄工件或薄表面硬化层的硬度测试，参照GB4340-84金属维氏硬度试验方法进行。1静载时材料的力学性能2021/9/231111第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 显微硬度HV 用于材料微区硬度(如单个晶粒、夹杂物、某种组成相等)的测试，可参

4、照GB4342-84金属显微维氏硬度试验方法进行。其它硬度 1静载时材料的力学性能2021/9/231212第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 莫氏硬度 一种刻划硬度，用于陶瓷和矿物的硬度测定，该硬度的标尺是选定十种不同的矿物，从软到硬将莫氏硬度分为十级，如金刚石硬度对应于莫氏硬度10级。其它硬度 1静载时材料的力学性能2021/9/231313第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 冲击韧度（KU）试验2 动载时材料的力学性能2021/9/231414第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 KUA/FA=(GH1-GH2)9.8 J/cm2其中：KU（J/cm2）

5、H（m）A（m2）G（kg）2 动载时材料的力学性能2021/9/231515第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 图1-4 疲劳曲线-1Nn21N1N2NnNc钢铁材料：107次非铁合金：108次2 动载时材料的力学性能2021/9/231616第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 部分工程材料的疲劳极限部分工程材料的疲劳极限-1（MPa）2 动载时材料的力学性能2021/9/231717第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 高温下材料的力学性能高温下材料的力学性能v高温下：b、s、E、HRC 降低、KU 升高发生蠕变现象 3 高温下的力学性能2021/9/23

6、1818第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 K1=Ya1/2 式中：Y_裂纹的几何形状因子;_外加应力（N/mm2）；a_裂纹的半长（mm）；K1_ 强度因子（MPam1/2或MNm-3/2）当K1达到临界值K1C时，零件内裂纹将发生失稳扩展失稳扩展而出现低应力脆性断裂低应力脆性断裂，而K1K1C时，零件安全可靠。K1C即为断裂韧度。4 断裂韧性2021/9/231919第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 常见工程材料的断裂韧度常见工程材料的断裂韧度K1C值（值（MNm-3/2）4 断裂韧性2021/9/232020第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 根据K

7、1=Ya1/2K1C的临界判据知：为使零件不发生脆断，设计者可以控制三个参数：材料的断裂韧度K1C、名义工作应力和零件内的裂纹长度a，它们之间的定量关系能直接用于设计计算，可以解决以下三方面的工程实际问题：4 断裂韧性2021/9/232121第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 1）根据零件的实际工作应力和其内可能的裂纹尺寸a，确定材料应有的断裂韧度K1C，为正确选材提供依据；2）根据零件所使用的材料断裂韧度K1C及已探伤出的零件内存在的裂纹尺寸a，确定零件的临界断裂应力C，为零件最大承载能力设计提供依据；3）根据已知材料的断裂韧度K1C和零件的实际工作应力，估算断裂时的临界裂纹长

8、度aC，为零件的裂纹探伤提供依据。4 断裂韧性2021/9/232222第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 物理性能物理性能:物理性能，不仅对工程材料的选用来说，有着重要的意义；而且也会对材料的加工工艺产生一定的影响。（一）密度（二）热学性能 熔点；热容；热膨胀；热传导（三）电学性能 电阻率；电阻温度系数；介电性（四）磁学性能 磁导率；饱和磁化强度Ms和磁矫顽力c5 材料的物理化学性能2021/9/232323第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 化学性能：化学性能：材材料料在在生生产产、加加工工和和使使用用时时，均均会会与与环环境境介介质质发发生生化化学学反反应应，从从

9、而而使使其其性性能能恶恶化化或功能丧失。或功能丧失。（一）化学腐蚀（一）化学腐蚀（二）电化学腐蚀（二）电化学腐蚀 (三）提高零件耐蚀性的主要措施铝三）提高零件耐蚀性的主要措施铝5 材料的物理化学性能2021/9/232424第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 材料的工艺性能：材料的工艺性能：本课程则主要解决材料本身与其工艺性能的关系，主要加工工艺性能是：一铸造性能二锻造性能三焊接性能四切削加工性能五热处理性能6 材料的工艺性能2021/9/232525第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 课后作业：1、解释概念：b、s、E、HRC、KU2、将钟表发条拉成一直线后，将力释放，钟表发条可能发生什么变形？2021/9/232626第一章 金属材料的力学性能机电工程学院 赵占西 1.某室温下使用的一紧固螺栓在工作时发现紧固力下降，试分析材料的何种性能指标没有达到要求？提出主要的可能解决措施。2.对自行车座位弹簧进行设计和选材，应涉及到材料的哪些主要性能指标？3.实际生产中，为什么零件设计图上一般是提出硬度技术要求而不是强度或塑性值？4.一般认为铝、铜合金的耐蚀性优于普通钢铁材料，试分析在潮湿性环境下铝与铜的接触面上发生腐蚀现象的原因。习 题2021/9/232727