1、金属的力学性能.ppt

金属材料与热处理,金属的力学性能,什么是金属的力学性能,金属材料在载荷作用下会产生几何形状和尺寸的变化，即变形。这种在外力（或载荷）作用下表现出来的性能就是金属材料的力学性能。根据作用性质不同载荷分为静载荷、冲击载荷、交变载荷。静载荷大小变化不大或变化缓慢的载荷冲击载荷短时间内以较高速度作用于机件上的载荷交变载荷大小和方向随时间做周期性变化的载荷,金属表现出来的诸如强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等特征，就是金属材料在外力作用下表现出的力学性能指标。,强度的表示,金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。强度的大小用应力表示,强度对载荷的分类,根据载荷的作用方式不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。通常以抗拉强度代表材料的强度指标。,拉伸试验,拉力试验机,拉伸试样,拉伸破坏试样（低碳钢）,拉伸试验,材料的品种很多，常用材料可分为塑性材料和脆性材料两大类。在试验时，通常用低碳钢代表塑性材料，用灰铸铁代表脆性材料。,低碳钢拉伸试验,灰铸铁拉伸试验,低碳钢的“力伸长曲线”,强度指标,屈服强度当金属材料呈现屈服现象时的应力点。分为上屈服强度（ReH）和下屈服强度（ReL），一般使用下屈服强度代表屈服强度。抗拉强度（Rm）材料在断裂前所能承受的最大力的应力称为抗拉强度。,压缩试验,压缩试样,试验前,破坏后（灰铸铁）,破坏后（低碳钢）,压缩试验,剪切试验,剪切试样,剪切试验,扭转试验,扭转试样,扭转试验,扭转破坏试样（低碳钢）,扭转破坏试样（灰铸铁）,塑性,材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力称为塑性。断后伸长率A指试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。其数值越高则材料的塑性越好。断面收缩率Z指试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面积比值的百分率。其数值越高则材料的塑性越好。,硬度,材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力称为硬度。硬度是衡量材料软硬程度的指标。硬度越高，材料的耐磨性越好。机械加工中所用的刀具、量具、模具等具有足够的硬度可以保证使用性能和寿命，否则容易因磨损而失效。,硬度试验,硬度试验根据试验方法大致分为刻划硬度试验压入硬度试验回弹硬度试验,刻划硬度试验,将欲检测的材料与一个或多个已知硬度的材料相互刻划，在后者上留下划痕说明硬度≥后者，反之≤后者硬度。这类方法能够通过比较粗略估计硬度，但不够精确。常用于矿石的硬度试验。,压入硬度试验,压入硬度用来反映一种物质抵抗形变的能力。在压入硬度测试里，被测物质经过数次检测直到表面产生压痕。压入硬度主要应用于工程学和冶金学，它从多方面描述物质的抗形变性质，如抗永久形变和特别的抗弹性形变。常用的硬度试验法有布氏硬度试验、洛氏硬度试验和维氏硬度试验。,布氏硬度试验,使用一定直径的钢球或硬质合金球体，以规定试验力压入试样表面，并保持规定时间后卸除试验力，然后用测量表面压痕直径来计算硬度。布氏硬度值是用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，所以布氏硬度值单位为MPa，但一般均不标出，用符号HBS（钢压头）或HBW（碳化钨压头）表示。,布氏硬度,布氏硬度主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。,洛氏硬度试验,洛氏硬度试验是目前应用范围最广的硬度试验方法。它是采用直接测量压痕深度来确定硬度值的。如右图1为在初试验力作用下，压头压入位置；2为在初试验力和主试验力共同作用下，压头压入位置；3为卸除主试验力（仍保持初试验力）后，压头压入位置。深度bd用来计算硬度。,洛氏硬度,洛氏硬度用符号HR前面的数字表示硬度。HR后面的字母表示不同的洛氏硬度标尺。洛氏硬度试验测试的硬度值范围大，可测从很软到很硬的金属材料，所以在生产中广为应用，其中HRC的应用尤其广泛。,回弹硬度试验,将一物理性质已知的物体用一定速度撞击待测物体，回弹速度越高说明硬度越高。,冲击韧性,许多机械零件在工作中往往要受到冲击载荷的作用，如活塞销、锻锤杆、冲模、锻模等。金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力称为冲击韧性。,冲击韧性试验,冲击试样,冲击韧性试验,疲劳强度,弹簧、曲轴、齿轮等机械零件在工作过程中所承受载荷的大小、方向随时间做周期性变化，在金属材料内部引起的应力发生周期性地波动。此时，由于所承受的载荷为交变载荷，零件承受的应力虽低于材料的屈服强度，但经过长时间的工作后，仍会发生裂纹或突然发生断裂。金属这样的断裂现象称为疲劳断裂。金属材料抵抗交变载荷作用而不产生破坏的能力称为疲劳强度。用R-1表示。,提高零件的疲劳强度,合理选材细化晶粒、均匀组织、减少材料内部缺陷改善零件的结构形式减小零件表面粗糙度表面强化处理（表面淬火、喷丸、渗、镀等）,常用的力学性能指标及其含义,