天津市中德职业技术学院：《工程材料 Engineering Materials》第一章 材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 1.2.1 金属材料力学性能

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元31 1.2金属材料的性能 金属材料的性能包含工艺性能和使用性能。 使用性能:是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能。 如:机械性能、物理性能、化学性能。 工艺性能:是指制造工艺过程中材料适应加工的性能。 如:铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性。 单元3一、金属材料力学性能 基本内容和要求 1.了解力学性能的种类、概念及指标。 2.了解拉伸实验过程及相关指标概念和意义 3.了解各种硬度实验测试方法和应用范围。 4.了解冲击实验方法和所测指标的意义

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 1.2 金属材料的性能 基本内容和要求 一 、金属材料力学性能 1. 了解力学性能的种类、概念及指标。 2. 了解拉伸实验过程及相关指标概念和意义。 3. 了解各种硬度实验测试方法和应用范围。 4. 了解冲击实验方法和所测指标的意义。 金属材料的性能包含工艺性能和使用性能。 使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能。 如：机械性能、物理性能、化学性能。 工艺性能：是指制造工艺过程中材料适应加工的性能。 如：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性、热处理工艺性。 单元3 1

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元32 1.2金属材料的性能 单元3 金属材料的机械性能 机械性能一是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。 外力形式:拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等 載荷形式:静載荷、冲击载荷、交变載荷等。 指标:强度、刚度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。 1.强度 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。单位:MPa(MNmm2) 分:抗拉强度σb、抗压σb、抗弯σb、抗剪Tb、抗扭Tt

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 1.2 金属材料的性能 一 、金属材料的机械性能 机械性能—是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。 指标：强度、刚度、硬度、塑性、韧性和疲劳强度等。 1.强度 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。单位: MPa(MN/mm2) 单元3 2 分：抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗扭τt

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元34 静载单向静拉伸应力一一应变曲线 Rp Dehngrenze in N/mm2 Re Streckgrenze in N/mm2 A Bruchdehnung in %o Bruchdehnung 介绍拉伸实验: 弹性变形阶段 屈服阶段 RR 强化阶段 p 缩颈阶段 试样断裂 Dehnung in %c

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 4 静载单向静拉伸应力――应变曲线 介绍拉伸实验： 弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 缩颈阶段 试样断裂

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元35 静载单向静拉伸应力一一应变曲线 B C 介绍拉伸实验: ob弹性变形阶段 P bcd屈服阶段 P db强化阶段 Bk缩颈阶段 k试样断裂 △Lb—4△Lk 拉前 F1 拉伸后

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 5 静载单向静拉伸应力――应变曲线 介绍拉伸实验： ob弹性变形阶段 bcd屈服阶段 db强化阶段 Bk缩颈阶段 k试样断裂

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元36 根据拉伸实验确定一些强度指标 ①弹性极限σe( elastic limit) 材料拉伸时保持弹性变形,不发生永久变形的最大应力。 弹性极限:σe=P/Fo工程上,p、e视为同一值, 比例极限:Cp=Pp/Fo应力一应变保持线性关系的极限应力值 刚度一表示材料弹性变形抗力的大小。 弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。 E愈大,使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。 E=oE杨氏弹性模量,应力应变的比值。单位MPa

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 6 根据拉伸实验确定一些强度指标 ① 弹性极限σe（elastic limit） 材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。 比例极限：σp=Pp/Fo 应力―应变保持线性关系的极限应力值 弹性极限：σe=Pe/Fo 工程上，σp、σe视为同一值， 刚度— 表示材料弹性变形抗力的大小。 弹性模量E—是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。 E愈大，使其产生一定量弹性变形的应力也应愈大。 E=σ/ε 杨氏弹性模量 ,应力应变的比值。单位 MPa

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元37 ②屈服极限σs(屈服强度或屈服点) Os= Ps/Fo(MPa)金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 条件屈服强度0002产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。 用于无屈服点的中高碳钢。脆性材料:Ob=Os灰口铸铁 ③抗拉强度ob(强度极限) Ob=PbF。(MPa)是试样被拉断前的最大承载能力, 材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值 屈强比—σs与σb的比值。屈强比愈小,工程构件的可靠性愈高, 屈强比太小,则材料强度的有效利用率太低

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 7 ② 屈服极限σs（屈服强度或屈服点） σs=Ps/Fo 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 条件屈服强度σ0.02 —产生0.02%残余塑性变形的抗力的极限应力值。 用于无屈服点的中高碳钢。 脆性材料：σb=σs 灰口铸铁 ③ 抗拉强度σb（强度极限） σb=Pb/Fo （MPa） 是试样被拉断前的最大承载能力， （MPa） 材料抵抗外力而不致断裂的极限应力值 屈强比—— σs与σb的比值。屈强比愈小，工程构件的可靠性愈高， 屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元311 延伸率 panning Dehnung

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 11 延伸率

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元39 3.硬度 是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。 材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念, 硬度试验简单易行,又无损于零件,而且可以近似的推算出 材料的其它机械性能,因此在生产和科研中应用广泛。 硬度试验方法很多,机械工业普遍采用压入法来测定硬度, 压入法又分为布氏硬度、溶氏硬度、维氏硬度等 ①布氏硬度 布氏硬度值HB是以试样压痕面积上的平均压力PF表示。 即单位面积所承受的压力

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 9 3. 硬度 ① 布氏硬度 是金属材料表面在接触应力作用下抵抗塑性变形的一种能力。 材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念， 硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出 材料的其它机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。 硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度， 压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。 布氏硬度值HB是以试样压痕面积上的平均压力P/F表示。 即单位面积所承受的压力

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元310 布氏硬度测定的原理是把一定直径的淬火钢球,以规定的 載荷P压入被测材料表面,保持一定时间后卸除载荷,测出压 痕直径d,求出压痕面积F计算出平均应力值,以此为布氏硬度 值的计量指标,并用符号HB表示。 b

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 10 布氏硬度测定的原理—是把一定直径的淬火钢球，以规定的 载荷P压入被测材料表面，保持一定时间后卸除载荷，测出压 痕直径d，求出压痕面积F计算出平均应力值，以此为布氏硬度 值的计量指标，并用符号HB表示

1.材料的结构与性能1.2金属材料的性能 单元312 标注:DPT如120HB103000/10,即表示此硬度值120 在D=10mm,P=3000kgf,T=10秒的条件下得到的 简单标注:200~230HB或300~330HBS 布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、 正火状态的钢;结构钢调质件;铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。 布氏硬度试验只可用来测定小于HB450的金属材料

1.材料的结构与性能 1.2 金属材料的性能 单元3 12 布氏硬度测定主要适用于各种未经淬火的钢、退火、 正火状态的钢；结构钢调质件；铸铁、有色金属、质地 轻软的轴承合金等原材料。 标注：D/P/T如120HB/10/3000/10，即表示此硬度值120 在D=10mm，P=3000kgf，T=10秒的条件下得到的。 简单标注：200～230HB或300～330HBS 布氏硬度试验只可用来测定小于HB450的金属材料