常用工程材料.pptx

1、常用工程材料、力學(xué)性能常用金屬材料金屬材料的腐蝕和防護(hù)常用非金屬材料、力學(xué)性能、力學(xué)性能：指材料在外力下所表現(xiàn)的特性。通常使用強(qiáng)度、塑料、剛度、硬度、韌性、疲勞極限和耐磨性等指標(biāo)。拉伸實(shí)驗(yàn)靜態(tài)載荷拉伸實(shí)驗(yàn)是生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)中最常用的力學(xué)性能測(cè)試和實(shí)驗(yàn)方法之一。材料的一些機(jī)械性能可以通過拉伸實(shí)驗(yàn)獲得。通過拉伸實(shí)驗(yàn)獲得的力學(xué)性能指標(biāo)幾乎用于整個(gè)材料力學(xué)的強(qiáng)度計(jì)算。更重要的是，工程設(shè)計(jì)中選擇的材料力學(xué)性能指標(biāo)大部分基于拉伸實(shí)驗(yàn)。低碳鋼的拉伸全面、具體地反映了整個(gè)變形過程。使用退火低碳鋼(標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣)作為材料。拉伸試驗(yàn)樣品，試驗(yàn)前測(cè)試的材料制成一定的形狀和尺寸標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣。長(zhǎng)樣例：l0=10d0短樣例：l

2、0=5d0 l0是規(guī)格長(zhǎng)度，d0是直徑，法規(guī)d0=10mm。拉伸測(cè)試裝置、鋼筋高速拉伸試驗(yàn)機(jī)、拉伸測(cè)試裝置、電子拉伸試驗(yàn)機(jī)、拉伸測(cè)試裝置、各向異性材料拉伸試驗(yàn)機(jī)、拉伸測(cè)試曲線、應(yīng)力=試樣橫截面積、變形=試樣原始長(zhǎng)度、強(qiáng)度、強(qiáng)度是材料在外力下抵抗塑性變形和破損的能力。把斷裂看作變形的極限，可以把強(qiáng)度稱為變形的阻力。強(qiáng)度，比例強(qiáng)度P:在彈性變形階段，應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系完全符合鉤的規(guī)則，極限應(yīng)力也稱為比例強(qiáng)度，比率限制。彈性強(qiáng)度E:完全卸載后不會(huì)出現(xiàn)明顯的微塑性變形的極限應(yīng)力值是彈性強(qiáng)度(也稱為彈性極限)。降伏強(qiáng)度S:材料在外力作用下產(chǎn)生降伏現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力值也稱為降伏強(qiáng)度，降伏限制?？估瓘?qiáng)度b:材料在力期

3、間可承受的最大負(fù)載Fb的對(duì)應(yīng)應(yīng)力值為抗拉強(qiáng)度(也稱為抗拉限制)。剛度，剛度：表示外力下材料抵抗彈性變形的能力，表示材料對(duì)彈性變形的阻力或剛度指標(biāo)。如果強(qiáng)度保證材料的過度塑性變形或破損，則剛度保證材料不會(huì)發(fā)生過度彈性變形。在曲線的彈性變形階段，應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系完全符合胡克定律。也就是說，=比例常數(shù)，即應(yīng)力和應(yīng)變的比率稱為材料的楊氏模量，數(shù)值上也等于相應(yīng)善意斜率的tan?？梢娭翟酱螅牧显讲蝗菀装l(fā)生彈性變形，因此材料的剛度顯示為楊氏模量。塑料，塑料：表示材料在沒有外力破壞的情況下生成塑料變形的能力，即在材料斷裂之前生成塑料變形的能力?？伤苄酝ǔＳ脴悠防旌蟮纳扉L(zhǎng)和截面收縮率來表示。取樣拉后總伸長(zhǎng)量與

4、原始規(guī)格長(zhǎng)度比率的百分比稱為伸長(zhǎng)率。也就是說，=1 100%處理被拉伸后截面面積的減少量與原始截面面積比率的百分比稱為截面收縮率。即=1 100%塑料越強(qiáng)，值越大，值越大。塑膠越弱，值越小。硬度，硬度：材料局部表面對(duì)比它更硬的物體按壓時(shí)產(chǎn)生的塑性變形的抵抗能力。硬度是反應(yīng)材料柔軟性的性能指標(biāo)。材料可以解釋為抗彈性變形、塑性變形或破壞抵抗的能力，以及抗殘余變形和防止破壞的能力。硬度不是簡(jiǎn)單的物理概念，而是力學(xué)性能的綜合指標(biāo)，例如材料彈性、塑料、強(qiáng)度和韌性。副氏硬度，直徑D(通常為10mm)的鋼球或硬質(zhì)合金球，以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)載荷F(通常為3000kg)擠壓試樣表面，以保持指定的時(shí)間，測(cè)量卸載后試樣表

5、面的壓痕直徑D，并計(jì)算壓痕球面表面積，以獲得可承受的平均應(yīng)力值。進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)時(shí)，硬度值可根據(jù)實(shí)測(cè)D已知的F，D值調(diào)查表得出。，副氏硬度，硬化鋼球用壓頭測(cè)量的硬度用符號(hào)HBS表示，適合于測(cè)量副氏硬度值小于450的材料，例如HBS230。硬質(zhì)合金球用壓頭測(cè)量的硬度用符號(hào)HBW表示，適用于測(cè)量布氏硬度值450-650，例如HBW550。布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是壓痕面積牙齒光標(biāo)測(cè)量結(jié)果誤差小，與強(qiáng)度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，具有代表性和重復(fù)性。但是壓痕面積大，不適合成品零件及薄小零件的檢查。布氏硬度(HB)通常用于鑄鐵、有色金屬和退火、凈化、淬火和回火的鋼等材料更柔軟的情況。洛氏硬度，使用特定規(guī)格的壓力頭在特定載

6、荷下按壓樣本表面，通過測(cè)量壓痕的深度(以經(jīng)度為單位，等于0.002mm)計(jì)算和表示的經(jīng)度值稱為洛氏硬度(HR符號(hào))。洛氏硬度、頂點(diǎn)角度為120的鉆石圓錐壓力頭、總負(fù)載為588.4N時(shí)為HRA、測(cè)量范圍為HRA2088、適用于測(cè)量高硬度表面、硬質(zhì)合金等。直徑為1.5875mm的淬火鋼，總負(fù)載為980.7N時(shí)為HRB，測(cè)量范圍為HRB20100，適用于測(cè)量低碳鋼、灰口鑄鐵、有色金屬等。頂角為120的鉆石圓錐壓力頭，總負(fù)載為1471N時(shí)為HRC，測(cè)量范圍為HRC2070，適用于淬火和回火鋼測(cè)量。洛氏硬度使用最廣泛，一般生產(chǎn)中HRC使用最多。洛氏硬度值越小，表示樣品硬度越大。維氏經(jīng)度，相對(duì)面角度為13

7、6的正棱錐金剛石壓頭，以相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)載荷(120kg以下)按壓樣本曲面，以保持指定的時(shí)間。卸載后，通過在樣本曲面上按倒置的正棱錐壓痕，測(cè)量壓下的兩個(gè)對(duì)角長(zhǎng)度，計(jì)算算術(shù)平均值，并計(jì)算樣本曲面的壓痕表面積，即可獲得?！熬S氏硬度的適用范圍寬度(HV51000)”可以測(cè)量從極軟到極硬材料的硬度，特別適用于極薄的工作和表面薄硬層的硬度測(cè)量，如化學(xué)熱處理的滲碳層、氮化層等。結(jié)果準(zhǔn)確可靠。缺點(diǎn)是測(cè)量比較麻煩，工作效率不高于洛氏硬度。維氏硬度、韌性、韌性：指材料在塑性變形和破裂的整個(gè)過程中吸收能量的能力，指材料抵抗沖擊載荷的能力，是材料強(qiáng)度和塑性的復(fù)合表達(dá)。韌性不足可以用反義詞脆性來表示，缺乏韌性意味著不需要很

8、大的力量或能量，材料就會(huì)斷裂。沖擊韌性：材料在不破壞的情況下抵抗沖擊載荷的能力。評(píng)價(jià)材料的韌性一般使用沖擊韌性。為了確定材料的沖擊韌性值，一般使用一次擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)，標(biāo)準(zhǔn)處理中斷后單位截面吸收的工作，將沖擊吸收孔除以樣品間隙的截面面積值。符號(hào)為J/cm2。=、韌性、單擺沖擊實(shí)驗(yàn)電路圖、韌性、單擺沖擊試驗(yàn)機(jī)、韌性，特別是注意：沖擊韌性值是在大能量一次沖擊取樣條件下測(cè)量的性能指標(biāo)。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，很多機(jī)械零件很少在大能量的一次沖擊下斷裂，大部分在工作時(shí)受到小能量的多次沖擊后才斷裂。多次沖擊材料的破壞過程是裂紋發(fā)生和擴(kuò)展的過程，是各沖擊損傷累積發(fā)展的結(jié)果，一次沖擊和本質(zhì)上的差異。疲勞極限，疲勞：材料

9、在交變載荷下長(zhǎng)時(shí)間工作，小于屈服強(qiáng)度或小于比例彈性強(qiáng)度時(shí)，沒有明顯的外觀變形而斷裂的現(xiàn)象。大量工程實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，構(gòu)件疲勞和靜態(tài)應(yīng)力作用下的破壞之間有四個(gè)茄子明顯的特征。疲勞極限、疲勞時(shí)的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于靜態(tài)載荷下材料的屈服強(qiáng)度或強(qiáng)度極限。因此，屈服強(qiáng)度或強(qiáng)度極限不能再是交變應(yīng)力的強(qiáng)度指標(biāo)。必須重新測(cè)量金屬的疲勞強(qiáng)度指標(biāo)。疲勞實(shí)驗(yàn)表明，在相同循環(huán)特征的相交應(yīng)力下，循環(huán)數(shù)隨著相交應(yīng)力的最大值的減小而增加，當(dāng)減小到特定值時(shí)，循環(huán)數(shù)無限增加。材料經(jīng)過無限應(yīng)力循環(huán)而不疲勞時(shí)，經(jīng)歷交流應(yīng)力最大應(yīng)力的最大應(yīng)力，稱為材料疲勞極限(疲勞強(qiáng)度)或疲勞極限(符號(hào)-1)。取決于相同材料疲勞強(qiáng)度值的大小、交流載荷的大小和

10、交流變異。常用金屬材料、金屬材料是目前使用最廣泛的工程材料，尤其是鋼、鑄鐵、有色金屬及其合金的鋁和鋁合金、銅和銅合金、鈦和鈦合金的使用更為廣泛。牙齒部分必須以自學(xué)為主，掌握鋼、鑄鐵、多種有色金屬及其合金的分類和等級(jí)意義，理解性能和應(yīng)用范圍。鋼，鋼主要由鐵元素(Fe)和碳元素(C)組成的合金。合金：指具有金屬特性的物質(zhì)，由一個(gè)金屬元素和一個(gè)或多個(gè)金屬元素或非金屬元素組成。構(gòu)成合金的最基本、最獨(dú)立的單位可以是組件、簡(jiǎn)稱元素、合金的組件可以是化學(xué)元素或化合物。鋼的分類，鋼的分類，結(jié)構(gòu)鋼，結(jié)構(gòu)鋼是品種最多、用途最多、使用最多的鋼，根據(jù)主要用途分為工程結(jié)構(gòu)用鋼和機(jī)械制造用鋼(機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼)。工程結(jié)構(gòu)鋼：

11、主要用于各種工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械產(chǎn)品中要求不高的結(jié)構(gòu)部件，大部分是普通質(zhì)量的鋼，冶煉比較簡(jiǎn)單，成本低廉，工藝性能好，可以滿足工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需求。機(jī)械制造用鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件，一般是優(yōu)質(zhì)鋼或高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼，性能要求一般高于工程結(jié)構(gòu)鋼，需要熱處理后使用。根據(jù)主要用途、熱處理和性能特性，這些鋼可分為表面硬化鋼、調(diào)節(jié)鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼、超高強(qiáng)度鋼等。碳素結(jié)構(gòu)鋼，普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：碳含量低，一般為0.06%0.38%，對(duì)性能要求和硫、磷等殘余元素含量的限制很大。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼主要保證力學(xué)性能，其等級(jí)首先體現(xiàn)了力學(xué)性能。q屈服點(diǎn)數(shù)字質(zhì)量等級(jí)符號(hào)脫氧法符號(hào)Q195(215，235，255，275)A(B，

12、C，D)F(b)示例：Q235A，Q255AF高級(jí)碳素結(jié)構(gòu)鋼：主要用于機(jī)械制造45:表示優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，平均碳含量為0.45%。例如：10，15F，20，35F，45，60F，75，合金鋼，低合金鋼：基于普通碳鋼添加合金元素，合金元素總量不超過5%，添加的合金元素，主要是錳Mn，輔助合金元素釩品牌，動(dòng)力學(xué)例如：Q420合金結(jié)構(gòu)鋼：主要用于制造各種機(jī)械零件，質(zhì)量等級(jí)都屬于特殊質(zhì)量等級(jí)，必須經(jīng)過大部分熱處理才能使用。等級(jí)：碳量合金元素種類(元素)合金元素含量第一位數(shù)字表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。結(jié)構(gòu)鋼的滿分，工具鋼的滿分。合金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1.5%時(shí)含量沒有標(biāo)記，大于1.5%時(shí)含量百分比的整數(shù)。例

13、如：合金彈簧鋼60Si2Mn，滾動(dòng)軸承鋼GCr15SiMn，工具鋼，工具鋼是用于制造切削刀具、模具、量具等各種工具的鋼材。碳工具鋼，碳工具鋼是高碳鋼等級(jí)：T數(shù)字T:碳子漢語拼音首字母數(shù)字：碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)是千分之幾。T8碳工具鋼價(jià)錢低廉，容易加工，但綜合力學(xué)性能不高，常用于手動(dòng)工具或低速工具。合金工具鋼，合金工具鋼是以碳工具鋼為基礎(chǔ)，添加了適量合金元素鋼的鋼種。碳含量低于1.0%時(shí)，合金工具鋼等級(jí)前的數(shù)字(一位)表示碳的平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為千分之幾分鐘。碳含量超過1.0%時(shí)，等級(jí)前不顯示數(shù)字。后面的元素符號(hào)和數(shù)字表示合金元素平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)。不銹鋼、不銹鋼等級(jí)和合金鋼基本相同。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.08%，等級(jí)前加“0”。碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.03%，等級(jí)前加“00”。以不銹鋼碳鋼為基礎(chǔ)，加入抗腐蝕的合金元素，碳含