金屬的力學(xué)性能-強(qiáng)度

1、課課 前前 復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 1、什么是載荷？根據(jù)作用性質(zhì)的不同可以分為哪些？根據(jù)作用形式的不同，又可以分為哪些？2、什么是內(nèi)力？3、什么是應(yīng)力？它的作用是什么？2-2 金屬的力學(xué)性能金屬的力學(xué)性能力學(xué)性能力學(xué)性能 強(qiáng)強(qiáng) 度度 拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn) 一、力學(xué)性能一、力學(xué)性能1 1、概念、概念 金屬材料必須具有的一種承受機(jī)械載荷承受機(jī)械載荷或金屬材料必須具有的一種承受機(jī)械載荷承受機(jī)械載荷或不被破壞的能力，是在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的性能。不被破壞的能力，是在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的性能。2 2、力學(xué)性能指標(biāo)、力學(xué)性能指標(biāo) 強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度等 這是重點(diǎn)這是重

2、點(diǎn)要熟記要熟記二、強(qiáng)二、強(qiáng) 度度1 1、概念、概念 金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力，其大金屬在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力，其大小用應(yīng)力來(lái)表示。小用應(yīng)力來(lái)表示。2 2、類(lèi)型、類(lèi)型 根據(jù)載荷的作用方式不同，分為：根據(jù)載荷的作用方式不同，分為：u 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)測(cè)定測(cè)定u 抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度u 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度u 抗扭強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度u 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度這是重點(diǎn)這是重點(diǎn)要熟記要熟記三、拉伸試驗(yàn)三、拉伸試驗(yàn)1 1、拉伸試樣拉伸試樣材料：材料：低碳鋼低碳鋼塑性材料塑性材料鑄鑄 鐵鐵脆性材料脆性材料標(biāo)準(zhǔn)試樣：標(biāo)準(zhǔn)試樣：尺寸符合國(guó)標(biāo)的試樣尺寸符合國(guó)標(biāo)的試樣標(biāo)

3、距：標(biāo)距：等截面測(cè)試部分長(zhǎng)度等截面測(cè)試部分長(zhǎng)度L0=10d0；L0=5d0標(biāo)點(diǎn)標(biāo)點(diǎn) l0d0有點(diǎn)難有點(diǎn)難要好好聽(tīng)要好好聽(tīng)啊啊三、拉伸試驗(yàn)三、拉伸試驗(yàn)2 2、力、力- -伸長(zhǎng)曲線（伸長(zhǎng)曲線（低碳鋼拉伸試驗(yàn)低碳鋼拉伸試驗(yàn)）低碳鋼拉低碳鋼拉-伸長(zhǎng)曲線（伸長(zhǎng)曲線（動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)） O FD DL彈性階段彈性階段屈服階段屈服階段縮頸階段縮頸階段FeFeLFmesb強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段很重要的很重要的圖圖這是難點(diǎn)這是難點(diǎn)三、拉伸試驗(yàn)三、拉伸試驗(yàn)l 彈性變形階段彈性變形階段 FeFe為發(fā)生最大彈性變形時(shí)的載荷。外力撤去，則變形完全消失。為發(fā)生最大彈性變形時(shí)的載荷。外力撤去，則變形完全消失。 l 屈服階段屈服階段 外力

4、大于外力大于FeFe后，試樣發(fā)生塑性變形，當(dāng)外力增加到后，試樣發(fā)生塑性變形，當(dāng)外力增加到FeLFeL后，曲線為后，曲線為鋸齒狀，這種拉伸力不增加變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為鋸齒狀，這種拉伸力不增加變形卻繼續(xù)增加的現(xiàn)象稱為屈服屈服。FeLFeL為為屈服載荷。屈服載荷。 工程上使用金屬材料，除低碳鋼、中碳鋼及少數(shù)合金鋼有屈服現(xiàn)象工程上使用金屬材料，除低碳鋼、中碳鋼及少數(shù)合金鋼有屈服現(xiàn)象外，大多數(shù)沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，有些脆性材料，不但沒(méi)有屈服現(xiàn)象，外，大多數(shù)沒(méi)有明顯的屈服現(xiàn)象，有些脆性材料，不但沒(méi)有屈服現(xiàn)象，而且也不產(chǎn)生而且也不產(chǎn)生“縮頸縮頸”。如鑄鐵等。如鑄鐵等。l 強(qiáng)化階段強(qiáng)化階段 隨著變形增大，變

5、形抗力也逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化，隨著變形增大，變形抗力也逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為形變強(qiáng)化，F(xiàn)mFm為試樣在屈服階段后所能抵抗的最大力。為試樣在屈服階段后所能抵抗的最大力。l 縮頸階段縮頸階段 當(dāng)外力達(dá)到最大力當(dāng)外力達(dá)到最大力FmFm后，試樣的某一直徑處發(fā)生局部收縮，稱為后，試樣的某一直徑處發(fā)生局部收縮，稱為“縮頸縮頸”。 此時(shí)截面縮小，變形繼續(xù)在此截面發(fā)生，所需外力也隨此時(shí)截面縮小，變形繼續(xù)在此截面發(fā)生，所需外力也隨之逐漸降低，直至斷裂。之逐漸降低，直至斷裂。三、拉伸試驗(yàn)三、拉伸試驗(yàn)低碳鋼拉伸試驗(yàn)現(xiàn)象：低碳鋼拉伸試驗(yàn)現(xiàn)象：屈服：屈服：頸縮：頸縮：斷裂：斷裂：三三. . 塑性塑性常用常用

6、和和 作為衡量塑性的指標(biāo)。作為衡量塑性的指標(biāo)。伸長(zhǎng)率：材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。材料在外力作用下，產(chǎn)生永久變形而不引起破壞的能力。斷面收縮率:%10000lllk%10000ssskF0d0lklFLkd良好的塑性是金屬材料進(jìn)行塑性加工的必要條件。4 4、硬度、硬度n定義：材料抵抗表面局部彈塑性變形的能力。定義：材料抵抗表面局部彈塑性變形的能力。 1) 1)布氏硬度布氏硬度HBHB)(2102. 022dDDDFHB布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì)n壓頭為鋼球時(shí)壓頭為鋼球時(shí)，布氏硬度用符號(hào)，布氏硬度用符號(hào)HBS表示，適用于布氏硬度表示，適用于布氏硬度值在值在450以下的材料。以下的

7、材料。n壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號(hào)，用符號(hào)HBW表示，適用于布氏硬度在表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。以下的材料。l120HBS10/1000/30 表表示直徑為示直徑為10mm的鋼球在的鋼球在1000kgf載荷作用下保持載荷作用下保持30s測(cè)得的布氏硬度測(cè)得的布氏硬度值為值為120。 布氏硬度壓痕布氏硬度壓痕表示方法：表示方法：硬度值+HBS(HBW)+D+F+tn布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。料。n應(yīng)用：應(yīng)用：

8、適于測(cè)量適于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼, 鑄鐵及有色金屬的鑄鐵及有色金屬的硬度。硬度。n材料的材料的 b與與HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系：之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： 對(duì)于低碳鋼對(duì)于低碳鋼: b(MPa)3.6HB 對(duì)于高碳鋼：對(duì)于高碳鋼： b(MPa)3.4HB 對(duì)于鑄鐵：對(duì)于鑄鐵： b(MPa)1HB或或 b(MPa) 0.6(HB-40)2) 洛氏硬度洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度測(cè)試示意圖洛氏硬度計(jì)洛氏硬度計(jì)n洛氏硬度用符號(hào)洛氏硬度用符號(hào)HR表示，表示，HR=k-(h1-h0)/0.002n根據(jù)壓頭類(lèi)型和主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為根據(jù)壓頭類(lèi)型和主載荷不同，分為九個(gè)標(biāo)尺

9、，常用的標(biāo)尺為A、B、C。 n符號(hào)符號(hào)HR前面的數(shù)字為硬度值，前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。后面為使用的標(biāo)尺。lHRA用于測(cè)量高硬度材料用于測(cè)量高硬度材料, 如硬如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。lHRB用于測(cè)量低硬度材料用于測(cè)量低硬度材料, 如有如有色金屬和退火、正火鋼等。色金屬和退火、正火鋼等。lHRC用于測(cè)量中等硬度材料，如用于測(cè)量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。l洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)便，壓操作簡(jiǎn)便，壓痕小，適用范圍廣。痕小，適用范圍廣。l缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：測(cè)量結(jié)果分散度大。測(cè)量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與鋼球壓頭與金剛石壓頭金剛石壓

10、頭洛氏硬度壓痕洛氏硬度壓痕1 1沖擊韌度（沖擊韌性）沖擊韌度（沖擊韌性） A AKUKU =mg =mg（H H1 1 H H2 2）（）（J J） = = A AKUKU/S /S （J/cmJ/cm2 2） 材料抵抗沖擊載荷而不破壞材料抵抗沖擊載荷而不破壞的能力。的能力。 1H2H第二節(jié)第二節(jié) 動(dòng)態(tài)時(shí)材料的力學(xué)性能動(dòng)態(tài)時(shí)材料的力學(xué)性能n材料的材料的值愈值愈大大，韌性就愈好韌性就愈好；材料的；材料的值愈值愈小小，材料材料的脆性愈大的脆性愈大n通常把通常把值值小小的材料稱為的材料稱為脆性材料脆性材料n研究表明，材料的研究表明，材料的值隨試驗(yàn)值隨試驗(yàn)溫度的降低而降低溫度的降低而降低。 加載速度越

11、快，溫度越低，表面及冶金質(zhì)量越差，加載速度越快，溫度越低，表面及冶金質(zhì)量越差， 在值在值越低。越低。TITANIC建造中的建造中的Titanic 號(hào)號(hào)TITANIC的沉沒(méi)的沉沒(méi)與船體材料的質(zhì)量與船體材料的質(zhì)量直接有關(guān)直接有關(guān)Titanic 號(hào)鋼板號(hào)鋼板（左圖）（左圖）和和近代船用鋼板近代船用鋼板（右圖）（右圖）的沖擊試驗(yàn)結(jié)果的沖擊試驗(yàn)結(jié)果Titanic近代船用鋼板近代船用鋼板M MH H3 37 70 0鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1、名詞：力學(xué)性能、強(qiáng)度、屈服、縮頸2、判斷題：使用性能是指金屬材料在使用條件下所能表現(xiàn)出來(lái)的性能。 （ ）3、金屬材料的性能包括 和 兩方面 。4、力學(xué)性能包括 、 、 、 及 、 。 5、強(qiáng)度的大