第1章材料的力学性能材料的性能是评价和选择材料的依据。学习材料课,应当熟悉各种常用材料的性能。1.1材料性能的分类材料的性能使用性能工艺性能材料的力学性能——1.1材料的性能的分类1.1.1使用性能力学性能(机械性能)物理性能强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等密度、电导率、磁导率等化学性能抗氧化性、抗腐蚀性等材料的力学性能——1.1材料的性能的分类1.1.2工艺性能(加工的难易性)切削性能(可切削性)锻压性能(塑性)铸造性能焊接性能(可焊性)材料的力学性能——1.2基本概念和术语1.2基本概念和术语力学性能——材料受载荷作用时表现出的与变形、断裂相关的一系列性能。载荷——材料(或零件、构件)所受的力(N)或应力。应力——材料(或零件、构件)的单位横截面积上所受的力(N/m2)。应力的单位:Pa,1Pa=1N/m2MP,1MPa=106Pa=1N/mm2材料的力学性能——1.2基本概念和术语静载荷——大小和方向都不随时间改变或缓慢变化的载荷。动载荷——大小或方向随时间改变的载荷。载荷载荷冲击载荷交变载荷时间时间静载荷动载荷材料的力学性能——1.2基本概念和术语材料受载荷作用时可能发生的现象:2.断裂脆性断裂韧性断裂1.变形弹性变形塑性变形材料的力学性能——1.3拉伸试验1.3.拉伸试验通过拉伸试验可以测定材料的强度、刚度和塑性。材料的力学性能——1.3拉伸试验oe段:弹性变形,伸长量与ΔL与拉力F成正比。S平台:屈服现象,开始塑性变形。Sb段:均匀塑性变形。bk段:颈缩(局部塑性变形)K点:断裂低碳钢拉伸曲线F——拉力ΔL——伸长量材料的力学性能——1.4强度1.4强度强度——材料受静载荷作用时,抵抗塑性变形和断裂的能力。1.屈服强度σs——材料受静载荷作用时,抵抗塑性变形的能力。MPa0SsSF材料的力学性能——1.4强度如果材料所受的载荷达到或超过其屈服强度,材料就会发生塑性变形。在设计和使用机器零件时,必须保证零件的工作载荷低于零件材料的屈服强度(σ工作<σs),否则零件就会发生塑性变形而失效。练习(见下页)材料的力学性能——1.4强度练习:要制造一根受拉力的圆杆,已知圆杆直径为20mm,拉力为93kN。现有两种钢,其中Q235钢的σs为235MPa;45钢的σs为355MPa。用这两种钢来制造此圆杆,是否都能保证不发生塑性变形?解:圆杆所受应力为:若选用Q235钢制造制造此圆杆,其σs﹤σ,会发生塑性变形;选用45钢制造制造此圆杆,其σs﹥σ,能保证不发生塑性变形。296MPammN296209300044222πdπFSFσ材料的力学性能——1.4强度2.抗拉强度(强度极限)σb——材料受静载荷作用时,抵抗断裂的能力。MPa0bbSF材料的力学性能——1.4强度如果材料所受的载荷达到其抗拉强度,材料就会发生断裂。在设计和使用机器零件时,必须保证零件的工作载荷低于零件材料的抗拉强度(σ工作<σb),否则零件就会发生断裂而失效。材料的力学性能——1.5刚度1.5刚度刚度——材料受静载荷作用时,抵抗弹性变形的能力。衡量刚度大小的指标是弹性模量E。在拉伸曲线上,E体现为oe段的斜率。材料的力学性能——1.5刚度常用材料的弹性模量E/MPa在一定的载荷作用下,弹性模量(E)大的材料发生的弹性变形比较小。材料的弹性模量是一个常数,不会因热处理、合金化等外部条件而改变。铁镍钛铝铜镁2140002100001180107200013240045000材料的力学性能——1.6塑性1.6塑性塑性——材料在受载荷作用时,在断裂之前发生永久性变形的能力。材料的力学性能——1.6塑性衡量材料塑性好坏的指标:1.延伸率δ延伸率又称伸长率,是试样被拉断后,塑性伸长量与试样原始标距长度的百分比:%100LLL001材料的力学性能——1.6塑性2.断面收缩率Ψ断面收缩率是试样被拉断后,颈缩处的横截面积收缩量(S0-S1)与原始横截面积S0之百分比:%100SSS010材料的力学性能——1.6塑性材料的δ、Ψ值越大,表明其塑性越好。材料的塑性在工程上的实用意义:1)塑性是变形加工(锻压)的条件。塑性较好的材料才可以进行变形加工。2)塑性好的材料,不易脆断,应用时安全性比较好。材料的力学性能——1.7硬度1.7硬度硬度——用来衡量材料软硬程度的性...