-金屬材料的力學(xué)性能和工藝性能課件

1、1-2.2 金屬材料的力學(xué)性能和工藝性能教學(xué)目標(biāo)：1，知識(shí)目標(biāo)：（1），使學(xué)生理解金屬材料的力學(xué)性能 （2），使學(xué)生了解金屬材料的工藝性能2，能力目標(biāo)：理解金屬材料的力學(xué)性能對(duì)金屬材料選擇的影響和工藝性能對(duì)金屬材料加工、使用的影響3，情感目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)了解各種材料的性能是千差萬別的教學(xué)重點(diǎn)：強(qiáng)度、塑性，硬度教學(xué)難點(diǎn)：材料的性能對(duì)材料使用的影響一，力學(xué)性能定義是指金屬材料在外力的作用下所表現(xiàn)出來的性能（抵抗能力）。力 學(xué) 性 能強(qiáng)度塑性硬度韌性疲勞強(qiáng)度載荷（負(fù)荷）機(jī)械零件在使用和制造過程中受到的力的作用載荷分類靜載荷變載荷交變載荷沖擊載荷變形彈性變形塑性變形應(yīng)力單位截面上的內(nèi)力應(yīng)力分類靜應(yīng)力變應(yīng)

2、力N/A單位PaMPa1Pa=1N/m21MPa=106N/mm21，強(qiáng)度金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和破壞的能力單位Pa、Mpa單位換算1Mpa=106 Pa分 類抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度2，塑性金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力塑性指標(biāo)伸長(zhǎng)率斷面收縮率、值越大，表示材料的塑性越好注意拉伸試驗(yàn) 萬能材料試驗(yàn)機(jī) a) WE系列液壓式 b) WDW系列電子式試驗(yàn)裝置拉伸試樣長(zhǎng)圓柱形比例試樣：L0=10d0短圓柱形比例試樣：L0=5d0圓柱形矩形六方拉伸曲線 頸縮與斷裂階段變形強(qiáng)化階段彈性變形階段屈服階段低碳鋼的力伸長(zhǎng)曲線LF0脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象。脆

3、性材料的力伸長(zhǎng)曲線測(cè)試指標(biāo)強(qiáng)度塑性屈服強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度斷后伸長(zhǎng)率：A（Lu-L0）/L0100%斷面收縮率：Z(S0Su)/S0100%3，硬度金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力硬度是衡量金屬材料軟硬的指標(biāo)最常用的硬度布氏硬度（HB）洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）維氏硬度（HV）硬度測(cè)試方法壓入法劃痕法回彈高度法布氏硬度試驗(yàn)原理壓頭：硬質(zhì)合金球（W）依據(jù)壓痕直徑計(jì)算硬度值布氏硬度標(biāo)注方法150HBW10/1000/30硬度值壓頭材質(zhì)壓頭直徑試驗(yàn)力保持時(shí)間應(yīng)用范圍鑄鐵、有色金屬、經(jīng)退火或正火的金屬材料及半成品特點(diǎn)缺點(diǎn)表面損傷大優(yōu)點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，穩(wěn)定洛氏硬度試驗(yàn)原理依據(jù)殘余壓痕

4、深度增加量洛氏硬度按選用的總試驗(yàn)力及壓頭類型不同，常用的標(biāo)尺ABC特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)表面損傷小缺點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高，選三點(diǎn)測(cè)，求平均值應(yīng)用范圍成品、半成品、淬火零件，零件表面硬度壓頭：120金剛石圓錐，淬火鋼球或硬質(zhì)合金球維氏硬度試驗(yàn)原理依據(jù)壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)適用范圍寬缺點(diǎn)對(duì)試樣表面的質(zhì)量要求高，測(cè)量效率低壓頭：136金剛石正四棱錐維氏硬度標(biāo)注方法640HV30/20硬度值試驗(yàn)力保持時(shí)間4,韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力常用指標(biāo)：沖擊韌性（k)k=Ak/A單位J/cm2k值越大，沖擊韌度越高夏比擺錘沖擊試驗(yàn)試驗(yàn)?zāi)康臏y(cè)試沖擊吸收功試樣類型V形缺口試樣U形缺口試樣5，疲勞強(qiáng)度金屬材料在無限

5、次交變載荷作用下而不破壞的最大應(yīng)力疲勞強(qiáng)度的測(cè)試試樣承受交變載荷鋼的循環(huán)次數(shù)107有色金屬的循環(huán)次數(shù)108疲勞斷口形成的過程形成斷裂源裂紋擴(kuò)展最后斷裂 疲勞斷裂的特點(diǎn)突然性危險(xiǎn)性大提高疲勞極限的途徑改善零件的結(jié)構(gòu)形狀降低表面粗糙度值采取表面強(qiáng)化高頻淬火表面形狀強(qiáng)化（噴丸、滾壓）化學(xué)熱處理（滲碳、滲氮）1，圓柱形比例拉伸試樣分為 圓柱形比例試樣和 圓柱形比例試樣兩2，洛氏硬度按選用的總試驗(yàn)力及壓頭類型的不同，常用的標(biāo)尺有 、 和 。 3，硬度測(cè)定方法有 法、 法和 法等，其中 法應(yīng)用最普通4，夏比擺錘沖擊試樣有 形缺口試樣和 形缺口試樣兩種。（ ）5、所有金屬材料在拉伸試驗(yàn)時(shí)都會(huì)出現(xiàn)顯著的屈服現(xiàn)

6、象（ ）6，做布氏硬度試驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)條件相同的情況下，壓痕直徑越小，則材料的硬度越低。（ ）7，洛氏硬度值是根據(jù)壓頭壓入被測(cè)金屬材料的殘余壓痕深度增量來確定的。（ ）8，由于大部分機(jī)械零件的損壞是由疲勞造成的，消除或減少疲勞失效，對(duì)于提高零件使用壽命有著重要意義（ ）9，拉伸試驗(yàn)時(shí)，拉伸試樣的伸長(zhǎng)量與拉伸力始終成正比關(guān)系（ ）10，屈服強(qiáng)度是指試樣在拉伸試驗(yàn)過程中力（或載荷）不增加（或保持恒定）仍然能繼續(xù)伸長(zhǎng)（變形）時(shí)的應(yīng)力。課堂練習(xí)短長(zhǎng)A BC壓入劃痕回彈高度壓入VU14，拉伸試驗(yàn)時(shí)，試樣拉斷前能承受的最大標(biāo)稱應(yīng)力稱為材料的（ ）A，屈服強(qiáng)度 B，抗拉強(qiáng)度 C，彈性極限15，有一金屬緊固螺釘

7、有使用過程中發(fā)現(xiàn)有較大的塑性變形，這是因?yàn)榫o固螺釘制作材料的力學(xué)性能指標(biāo)（ ）值較小A，屈服強(qiáng)度 B，韌性 C，塑性16，如圖所示，進(jìn)行金屬夏比沖擊試驗(yàn)時(shí)，沖擊試樣安裝正確的是圖（ ）（ ）11，金屬材料的硬度越高，其抵抗局部塑性變形的能力越強(qiáng)。（ ）12，疲勞斷裂時(shí)不產(chǎn)生明顯的塑性變形，斷裂是突然發(fā)生的，具有很大的危險(xiǎn)性（ ）13，金屬材料吸收的能量對(duì)溫度不敏感BAA二，金屬材料的工藝性能1，鑄造性金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。影響鑄造性能的因素流動(dòng)性冷卻時(shí)的收縮率2，鍛壓性金屬材料能否用鍛壓的方法制成鍛壓件的性能影響鍛壓性的因素塑性塑性變形抗力常用鋼鐵材料的鍛壓性低碳鋼的鍛壓性最好中碳鋼次之高碳鋼則較次3，焊接性金屬材料在一定的焊條件下，是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力焊接質(zhì)量評(píng)價(jià)焊縫裂紋焊縫氣孔常用鋼鐵材料的焊性較好：低碳鋼較差：中高碳鋼差：鑄鐵4，可加工性