1、第一章 工程材料的性能,金属材料在使用条件下所表现出来的性能。 物理性能、化学性能、机械性能,工艺性能：,机械性能：,金属材料在外力作用下表现出的力学行为。,使用性能：,制造工艺过程中材料适应加工的性能。 铸造性、可锻性、焊接性、切削加工 性、热处理工艺性。,最基本的指标是强度，塑性，硬度和冲击韧性。,一、强度,二、塑性,三、硬度,四、冲击韧性,结束,第一章 工程材料的性能,第一节 静载时材料的机械性能,一、静拉伸试验,此试验在试验机上进行,L=L1Lo,第一章 工程材料的性能,第一节 静载时材料的机械性能,一、静拉伸试验,静拉伸实验可知：,低碳钢经三个阶段而破坏：,弹性阶段（OPE）,弹塑性
2、阶段（ESB）,断裂阶段（BK）,静拉伸曲线上：, OE直线段弹性变形阶段,撤去外力，完全消失 的变形，弹性变形量 与外力大小成正比。,第一节 静载时材料的机械性能,一、静拉伸试验,弹性变形,静拉伸曲线上：, ES段（偏离直线）微量塑性变形阶段,一、静拉伸试验,塑性变形： 撤去外力，不能消失 而保留下来的变形。,第一节 静载时材料的机械性能,比例极限p 弹性极限e 屈服强度s 抗拉强度b,强度指标单位：MPa,静拉伸曲线上：,第一章 工程材料的性能,第一节 静载时材料的机械性能,一、静拉伸试验,静拉伸曲线上：, OE直线段弹性变形阶段,弹性极限e：只发生弹性变形，不产生塑性变形的最大应力。工程
3、上常用0.01表示。L=0.01%L0,一、静拉伸试验,第一节 静载时材料的机械性能,静拉伸曲线上：, SS水平（或波浪）线段屈服阶段,屈服极限s： 材料屈服时的最小应力。表示 材料抵抗微量塑性变形的能力。s是零件设计的重要依据之 一。脆性材料不考虑s,一、静拉伸试验,第一节 静载时材料的机械性能,脆性材料静拉伸曲线,脆性材料（铸铁，高碳钢，经热处理钢）在破断前没明显的塑性变形，称为脆性断裂,条件屈服极限0.2： 材料产生塑性变形量 L=0.2%L0时的应力值。,一、静拉伸试验,第一节 静载时材料的机械性能,静拉伸曲线上：,ESB为弹塑性变形阶段,一、静拉伸试验,第一节 静载时材料的机械性能,
4、 BK为下降线段颈缩断裂阶段,抗拉强度b： 试样被拉断前所能承 受的最大载荷处的应 力。工程安全的保证。,（一）弹性与刚度,一、静拉伸试验,第一节 静载时材料的机械性能,弹性材料产生弹性变形而不产生塑性变形的能力。,刚度材料抵抗弹性变形的能力。,E=/,L=,E和So ，则L，刚度越好。,（二）强度,特性指标主要是屈服强度（ s ）和抗拉强度（ b）,一、静拉伸试验,第一节 静载时材料的机械性能,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。单位MPa(MN/mm2),分：抗拉强度b、抗压bc、抗弯bb、抗剪b、抗扭t。,1.屈服极限s（屈服强度或屈服点）,金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。,s=Ps/
5、Fo （MPa）,2. 抗拉强度b （强度极限）,是试样被拉断前的最大承载能力。,屈强比：,s与b的比值叫屈强比。屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低。,（二）强度,第一节 静载时材料的机械性能,一、静拉伸试验,(三) 塑性,3. 意义： 和越大，表示材料的塑性越好。,第一节 静载时材料的机械性能,一、静拉伸试验,二、硬度,金属材料抵抗其他更硬物体压入的能力。或是材料对局部塑性变形的抗力。,（一）布氏硬度（HB）,（二）洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）,第一节 静载时材料的机械性能,定义：,三、硬度,（一）布氏硬度（HB）,试验原理,d HB 布氏硬度,第一节 静载时材料的机械性能,图1-
6、2 布氏硬度（HB）试验原理,三、硬度,（一）布氏硬度,特点,当HB450时，测量结果无效,第一节 静载时材料的机械性能,与强度之间有一定的对应关系轧、锻钢：b2.53.5HB 铸钢：b2.93.9HB灰铸铁： b1.6(HB40),适用于组织不均匀的材料（铸、锻、轧制件）。,三、硬度,（二）洛氏硬度：（HRA、HRB、HRC）,试验原理,h=h2h1,HR=Kh,h HR 洛氏硬度,第一节 静载时材料的机械性能,三、硬度,（二）洛氏硬度：（HRA、HRB、HRC）,特点,因为压痕较小，代表性差，硬度值重复性差。,第一节 静载时材料的机械性能,直接读数，效率高。,适用于组织均匀的材料，如淬火钢
7、件。,定义：金属材料抵抗冲击破坏的能力,试验方法,aK 冲击韧性,第二节 动载时材料的机械性能,图1-2 冲击试验示意图,冲击韧性实验,Ak=h1-h2,一、冲击韧性,影响因素,塑性 韧性 温度 韧性,第二节 动载时材料的机械性能,图1-2 冲击试验示意图,二、疲劳强度,定义：金属材料抵抗疲劳破坏的能力,1.金属的疲劳（疲劳破坏）,材料在交变载荷的反复作用下(最大应力s)， 突然断裂的现象。,第二节 动载时材料的机械性能,拉应力表面微裂纹向内部扩展突然断裂,2.疲劳破坏机理,二、疲劳强度,3.疲劳强度的表示疲劳极限r,第二节 动载时材料的机械性能,二、疲劳强度,4.疲劳强度的测量,在某一应力循环特征的交变载荷作用下，经无限次循环而不断裂的最大应力值。,第二节 动载时材料的机械性能,二、疲劳强度,5.提高疲劳强度的方法,a. 改善零件表面状况 b. 强化零件表面 c. 合理度过磨合期,第二节 动载时材料的机械性能,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。,第一章 工程材料的性能,
