材料的性能精选PPT.ppt

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1、材料的性能第1页，此课件共27页哦材料：你最关心的是什么？性能：包含哪些指标？性能力学（机械）性能 物理和化学性能工艺性能 第2页，此课件共27页哦使用性能：指各个零件或构件在正常工作时金属材料应具备的性能，它决定了金属材料的应用范围、使用的可靠性和寿命。包括力学性能、物理性能、化学性能。工艺性能：指金属材料在冷、热加工过程中应具备的性能，它决定了金属材料的加工方法。包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。第3页，此课件共27页哦1.1 力学性能 力学性能（机械性能）：指金属材料具有的抵抗一定外力作用而不被破坏的性能。金属材料的力学性能主要有：刚度、强度、弹性、塑性、硬度、

2、冲击韧度、断裂韧度和疲劳强度等。金属材料的刚度、强度、弹性、塑性是通过拉伸实验来测定的，标准试样如图所示，把试样安装在拉伸试验机上，并对试样施加一个缓慢增加的轴向拉力，试样产生变形，直至断裂。圆形拉伸试样第4页，此课件共27页哦 低碳钢的拉伸曲线低碳钢的拉伸曲线一、金属变形的三个阶段1.弹性变形阶段(oa段)当应力 e时发生弹性变形。特点：外力去除后完全恢复原状，应力、应变成正比。即:=E E-弹性模量,-应变3、塑性变形阶段(cd段)当应力 s b 时发生显著但均匀的塑性变形。特点：外力去除后部分复原，保留一部分加工硬化。2、屈服阶段(abc段)金属开始显著的塑性变形，除去外力，试样不能恢复

3、原尺寸。4、断裂阶段(dk段)当 k 后，试样发生“颈缩”，再一分为二，发生断裂。第5页，此课件共27页哦材料抵抗变形和断裂的能力称为材料的强度。通过拉伸试验可以测量以下的强度指标。1、应力与应变 应力单位面积所承受的载荷。应变单位长度的伸长量。2、弹性极限材料发生弹性变形的最大应力值。3、屈服极限材料发生塑性变形的最小应力值。条件屈服强度4、抗拉强度材料抵抗塑性变形的最大应力值。二、强度第6页，此课件共27页哦第7页，此课件共27页哦三、塑性 塑性指金属材料在静载荷作用时，在断裂前产生塑性变形的能力，反映材料塑性的力学性能指标有延伸率 和断面收缩率 。1）延伸率：指试样拉断后其标距长度的相对

4、伸长值。即 2）断面收缩率：指试样拉断后缩颈处横截面积的最大相对收缩值。试样断裂后的标距长度；试样的原始标距长度；式中试样断裂出的最小横截面积；试样的原始横截面积；式中第8页，此课件共27页哦四、硬度 硬度指金属材料抵抗外物压入其表面的能力，也是衡量金属材料软硬程度的一种力学性能指标。工程上常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。1）布氏硬度HBS(HBW)：布氏硬度是在布氏硬度计上进行测量的，用一定直径的钢球或硬质合金球为压头，以相应的实验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸除实验力，在试样表面形成压痕，以压痕球形表面所承受的平均负荷作为布氏硬度值，如图所示。布氏硬度实验原理图实验力（实验力（

5、kgf）；）；球体直径（球体直径（mm）；）；压痕平均直径（压痕平均直径（mm）。）。式中第9页，此课件共27页哦2）洛氏硬度：洛氏硬度是用压头压入的压痕深度作为测量硬度值的依据,如图所示。可以直接从洛氏硬度计的表盘上读出，它是一个相对值，人们规定每0.002mm压痕深度为一个洛氏硬度单位。洛氏硬度用HRA、HRB和HRC来表示。洛氏硬度实验原理洛氏硬度实验原理第10页，此课件共27页哦3）维氏硬度HV：测试的基本原理与布氏硬度相同，但压头采用锥面夹角136的金刚石正四棱锥体，维氏硬度试验所用载荷小，压痕深度浅，适用于测量零件薄的表面硬化层的硬度。试验载荷可任意选择，故可测硬度范围宽，工作效率

6、较低。第11页，此课件共27页哦第12页，此课件共27页哦五、疲劳强度 疲劳是指构件在低于屈服强度的交变应力作用下，经过较长时间工作而发生突然断裂，而无明显的塑性变形的现象。交变应力（周期性应力）：应力的大小、方向周期性变化。有对称周期性应力和非对称周期性应力。疲劳曲线（疲劳曲线（S-N曲线）曲线）第13页，此课件共27页哦3）疲劳曲线：反映承受的交变应力与断裂前的应力周期次数间的关系曲线，如图所示。曲线上对应于某一循环次数N的破坏应力即为该循环数下的疲劳强度。曲线的水平渐近线即为疲劳极限。4）疲劳极限：应力愈高，循环次数愈少，反之亦然。当应力低到一定值时，循环次数无穷大，表示材料可经无限次应

7、力循环而不失效；此应力即为疲劳强度（疲劳极限）。无限次当然不是数学上的无穷大，只是一个很大的数而已，对于钢铁材料为107，有色金属材料为108。第14页，此课件共27页哦六、冲击韧性 材料的冲击韧性是在冲击载荷作用下，抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力。可用摆锤冲击试验机来测定金属材料的冲击值。冲击韧度值可用下式计算。冲击韧度（冲击韧度（J/cm2）；冲击吸收功（冲击吸收功（J）；）；摆锤重量（摆锤重量（N）；）；摆锤抬升高度（摆锤抬升高度（m）；）；摆锤冲击后的高度（摆锤冲击后的高度（m）；试样缺口底部处横截面积（试样缺口底部处横截面积（cm2）。）。式中式中第15页，此课件共27页哦 试样安

8、放位置试样安放位置 冲击试验冲击试验第16页，此课件共27页哦1.2 金属材料的物理和化学性能 物理性能指不发生化学反应就能表现出来的性能，如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。化学性能是材料在化学介质的作用下所表现出来的性能。如材料的耐腐蚀性能、抗氧化性能和化学稳定性能等。第17页，此课件共27页哦一、相对密度 不同材料的相对密度各不相同，如钢为7.8左右，陶瓷的相对密度为2.2-2.5；各种塑料的相对密度更小。材料的相对密度直接关系到产品的重量。抗拉强度b与相对密度P之比称为比强度。弹性模量E与相对密度P之比称为比弹性模量。这两者也是考虑某些零件材料性能的重要指标。第18页，此课

9、件共27页哦二、热膨胀性 材料的热膨胀性通常用线膨胀系数表示对精密仪器或机器的零件，热膨胀系数是一个非常重要的性能指标；在异种金属焊接中，常因材料的热膨胀性相差过大而使焊件变形或破坏。一般，陶瓷的热膨胀系数最低金属次之，高分子材料最高。第19页，此课件共27页哦三、导热性 材料的导热性用其导热系数表示，其单位为W/(m.K)。制件材料的导热性越差，则零件在加热或冷却时，由于表面和内部产生温差，膨胀不同，便越会产生破裂。导热性好的材料（如铜、铝及其合金等），常用来制造热交换器等传热设备的零部件。第20页，此课件共27页哦四、导电性 材料的导电性一般用电阻率表示，电阻率的单位用.m表示。通常金属的

10、电阻率随温度升高而增加，而非金属材料则与此相反。金属及其合金一般具有良好的导电性，银的导电性最好，铜、铝次之。高分子材料都是绝缘体，但有的高分子复合材料也有良好的导电性。陶瓷材料虽然也是良好的绝缘体，但某些特殊成分的陶瓷却是有一定导电性的半导体。第21页，此课件共27页哦五、耐腐蚀性 耐腐蚀性是指材料抵抗各种介质腐蚀的能力。非金属材料的耐蚀性能总的说来，远远高于金属材料材料。耐蚀性常用每年腐蚀深度（渗蚀度）Ka(mm/年）来评定耐蚀等级。六、高温抗氧化性 现代工业中许多在高温下工作的机器与设备，首先必须具备抗氧化性能。所谓抗氧化性井不是指高温下完全不被氧化，而通常是指材料在迅速氧化后，能在表面

11、形成一层连续而致密并与母体结合牢靠的膜，从而阻止进一步氧化的特性。第22页，此课件共27页哦1.3、金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能指金属材料适应加工工艺要求的能力。按工艺方法的不同，可分为铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能。材料工艺性能的好坏，会直接影响制造零件的工艺方法和质量以及制造成本。因此选材时也必须充分考虑。第23页，此课件共27页哦一、铸造性 指浇注铸件时，液体金属能充满比较复杂的铸型并获得优质铸件的性能流动性好、收缩率小、偏析倾向小是铸造性好的衡量指标。某些工程塑料，在某些成型工艺方法中，也要求好的流动性和小的收缩率。第24页，此课件共27页哦二、可锻性

12、 指材料是否易于进行压力加工的性能。可锻性好坏主要以材料的塑性及变形抗力来衡量。钢的可锻性良好，铸铁不能进行任何压力加工。热塑性塑料可经挤压和压塑成型，这与金属挤压和模压成型相似。第25页，此课件共27页哦三、切削加工性 指材料是否易于进行切削加工的性能。它与材料种类、成分、硬度、韧性、导热性及内部组织状态等许多因素有关。有利切削的硬度为HB160230。切削加工性好的材料，切削容易，刀具磨损小，加工表面光洁。金属和塑料相比，切削工艺有不同的要求。第26页，此课件共27页哦四、可焊性 指材料是否易于焊接在一起并能保证焊缝质量的性能，一般用焊接处出现各种缺陷的倾向来衡量。低碳钢具有优良的可焊性，而铸铁和铝合金的可焊性就很差某些工程塑料也有良好的可焊性，但与金属的焊接机制及工艺方法并不相同。第27页，此课件共27页哦