《金属工艺学》课程教学课件（讲稿）第二章 工程材料性能及应用基础 Part1-力学性能指标

第二章 工程材料性能及应用基础第二章工程材料性能及应用基础本章基本要求厂掌握常见力学性能指标及表示方法：了解材料的基本晶体结构、合金的组织结构：掌握常用工程材料的分类、牌号、性能及应用：难点！√学会铁一碳合金相图的理解、分析和应用

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第二章 工程材料性能及应用基础  本章基本要求  掌握常见力学性能指标及表示方法；  了解材料的基本晶体结构、合金的组织结构;  掌握常用工程材料的分类、牌号、性能及应用；  学会铁－碳合金相图的理解、分析和应用。 难点！

Mechanical第一节工程材料的力学性能Performance力学性能（或机械性能，MechanicalPerformance）.第二章 工程材料性能及应用基础是指材料受到外加载荷作用时，所反映出来的固有性能常用力学性能指标静载动载塑性韧性强度硬度冲击韧度抗拉抗压抗弯疲劳强度

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第一节 工程材料的力学性能 力学性能（或机械性能，Mechanical Performance） 是指材料受到外加载荷作用时，所反映出来的固有性能. 常用力学性能指标： Mechanical Performance 静 载 强度 抗拉 抗压 抗弯 硬度 塑性 韧性 动载 冲击韧度 疲劳强度

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties一、抗拉强度第二章 工程材料性能及应用基础强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力抗拉强度测试实验：记录F与△L（或一）曲线△L图2-1低碳钢拉伸试样示意图(a)拉断前(b)拉断后图2-2低碳钢的拉伸曲线

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础  一、抗拉强度 第一节 工程材料的力学性能 Mechanical Properties 图2-1 低碳钢拉伸试样示意图 (a) 拉断前 (b)拉断后 强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 抗拉强度 测试实验: 记录F与△L（或σ－ε）曲线 图2-2 低碳钢的拉伸曲线 F △L

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties应力：α=-F/A工程应力：0=F/A0第二章 工程材料性能及应用基础应变：工程应变:ε=(L-L)/L=(L-L)/Lo低碳钢的工程应力-应变曲线CObe一最大弹性变形点0ses一屈服点b一最大外力点k一断裂点0图低碳钢应力-应变曲线

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第一节 工程材料的力学性能 Mechanical Properties 工程应力：σ=F/A0 工程应变：ε=(L-L0 )/L0 图 低碳钢应力-应变曲线 σ ε σe σs σb e s b k 0 低碳钢的工程应力-应变曲线 e－最大弹性变形点 s －屈服点 b －最大外力点 k －断裂点 应力：σ=F/A 应变：ε=(L-L0 )/L

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties四个阶段第二章 工程材料性能及应用基础1.弹性变形阶段6IV>变形可逆II>变形量不需要进一步增加外力就可产生明显的塑性变形Ob>发生塑性变形的标志0de3.塑性变形阶段>产生永久变形014.缩颈和断裂阶段8>超过b点后局部迅速变细，直至低碳钢应力一应变曲线断裂

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第一节工程材料的力学性能  四个阶段 1. 弹性变形阶段  变形可逆  变形量<1％ 2. 屈服阶段  不需要进一步增加外力就可产 生明显的塑性变形  发生塑性变形的标志 3. 塑性变形阶段  产生永久变形 4. 缩颈和断裂阶段  超过b点后局部迅速变细，直至 断裂 Mechanical Properties ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ 低碳钢应力－应变曲线

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties弹性极限：对应最大弹性变形的应力α。=F/A。第二章 工程材料性能及应用基础抗拉强度：最大载荷所对应的应力,=F/A屈服强度：开始产生屈服时单位面积所受的力αs=F/A。hkOb008

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第一节工程材料的力学性能  弹性极限 ：对应最大弹性变形的应力 σe=Fe /A0  抗拉强度：最大载荷所对应的应力 σb=Fb /A0  屈服强度：开始产生屈服时单位面积所受的力 σs=Fs /A0 Mechanical Properties

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties不同材料的拉伸曲线第二章工程材料性能及应用基础条件屈服极限：在拉伸图上把残余应变为0.2%时的应力定义为屈服极限6.00.2EE20.2%(b)低塑性材料(c)塑性材料(a)脆性材料无屈服平滑的屈服平台锯齿状届服平台

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第一节工程材料的力学性能  不同材料的拉伸曲线  s= 0.2 s ε ε ε (a) 脆性材料 无屈服 (b) 低塑性材料 平滑的屈服平台 (c) 塑性材料 锯齿状屈服平台 Mechanical Properties 0.2% 条件屈服极限：在拉伸图上把残余应变为0.2 %时的应力定义为屈服极限

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties塑性二第二章 工程材料性能及应用基础塑性（plasticity）是指工程材料在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。恒量塑性的两大指标：拉伸试样的颈缩现象Li- Lo×100%S伸长率：Lo-A0断面收缩率：×100%A良好的塑性是塑性变形加工的必要条件

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象 第一节 工程材料的力学性能 二、塑性  塑性(plasticity)是指工程材料在外力作用下产生塑性变形 而不被破坏的能力。  恒量塑性的两大指标： 伸长率： 断面收缩率： Mechanical Properties 100% 0 0 1    L L L  100% 0 1 0    A A A  良好的塑性是塑性变形加工的必要条件

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties、三、弯曲强度第二章工程材料性能及应用基础对于工程陶瓷等脆性材料，塑性几乎为零，常用抗弯强度表示其低抗变形与破坏的能力。3P(L- )01=2bh?D载荷点载荷点载荷点RIR2R2VRRLW支点X支点0支点支点OLLTLT（a）三点弯曲（b）四点弯曲L:（30±0.5)mmRl:2.0-3.Omm1:（10±0.5)mmR2:0.5-3.0μma:（10±0.5)mm弯曲强度测试加载方式

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础  三、弯曲强度 第一节 工程材料的力学性能 Mechanical Properties 对于工程陶瓷等脆性材料，塑性几乎为零，常用抗弯强度 表示其低抗变形与破坏的能力

Mechanical第一节工程材料的力学性能Properties四、冲击韧性X第二章工程材料性能及应用基础设计受冲击载荷件时，必须考虑材料的抗冲击性能：冲击韧度：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫做冲击韧度。通过摆锤冲击实验测得冲击韧度G(H-h)41AAoAk一冲断试样所消耗的冲击功（J）A。一试样断口处的原始截面积（mm2）G一摆锤重力

第 二 章 工 程 材 料 性 能 及 应 用 基 础 第一节 工程材料的力学性能 Mechanical Properties  四、冲击韧性  设计受冲击载荷件时，必须考虑材料的抗冲击性能；  冲击韧度：材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力叫做冲击韧 度。  通过摆锤冲击实验测得冲击韧度 0 0 ( ) A G H h A A a k k    Ak—冲断试样所消耗的冲击功（J） Ao—试样断口处的原始截面积（mm2） G －摆锤重力