第一章金属材料的性能

合集下载

金属材料的力学性能

金属材料的力学性能
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力 表达。 如:120HBS 500HBW 600HBS1/30/20 3、优缺陷
(1)测量值较精确,反复性好,可测组织不均匀材料(铸铁)(2) 可测旳硬度值不高(3)不测试成品与薄件(4)测量费时,效率低
4、测量范围
用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等.
6
第一章 金属旳力学性能
引言:
第二节 硬度
1、定义:指材料局部体积内抵抗弹性、塑性变形、压 痕和划痕旳能力。它是衡量材料软硬程度旳指标,其物 理含义与试验措施有关。
2、硬度旳测试措施 (1)布氏硬度 (2)洛氏硬度 (3)维氏硬度
7
§1-2 硬度
一、布氏硬度
1、布氏硬度试验(布氏硬度计)
原理:用一定直径旳球体(淬火钢球或硬质合金球)以相应旳试验力 压入待测材料表面,保持要求时间并到达稳定状态后卸除试验力,测量 材料表面压痕直径,以计算硬度旳一种压痕硬度试验措施。
布氏硬度计
返回
16
洛氏硬度计
返回
17
维氏硬度计
返回
18
布洛维氏硬度计
19
8
§1-2 硬度
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验(洛氏硬度计)
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球,在试验力旳作用下压入试样表面, 经要求时间后卸除试验力,用测量旳残余压痕深度增量来计算硬度旳一
种压痕硬度试验。
2、洛氏硬度值 出。如:50HRC 3、优缺陷
用测量旳残余压痕深度表达。可从表盘上直接读
(1)试验简朴、以便、迅速(2)压痕小,可测成品、薄件(3)数据 不够精确,应测三点取平均值(4)不能测组织不均匀材料,如铸铁。
4、测量范围

第1章金属材料的性能与结构

第1章金属材料的性能与结构

1.晶体结构的基本知识
由于晶体原子排列呈周期性,因此, 可以从晶格中选取一个能够完全反应晶 格中原子排列特征的最小的几何单元, 来分析晶体中原子排列的规律性,这个 最小的几何单元称为晶胞 。
1.晶体结构的基本知识
晶格
晶胞
1.晶体结构的基本知识
Z c
α
β a
X a γ
b
Y
图1-9 晶胞的晶格常数和轴间夹角的表示法
()
MPa
b
s
e
b
s
e
应变(%)
图1-2 单轴拉伸曲线示意图
2、金属的力学性能的指标一般有哪些? 怎样获得这些指标? 塑性是指金属材料在外力作用下,发生 永久变形而不破坏的能力。在工程中常用 塑性指标来判断金属材料的可成形性,常 用伸长率和断面收缩率来表征。 伸长率指试样在拉伸过程中,拉断标距长 度的延长值(见图1-1)与原始标距长度的 比值,即:
1.2.1 金属
在固态金属中,吸引力与排斥力的大 小以及它们的结合能量都随原子间距离 的变化而发生改变。这样就存在一个原 子间距,此时原子间相互排斥力与吸引 力相等,原子处于稳定平衡状态,该原 子间距即为平衡距离,这时原子之间的 结合能为最低,系统此时最稳定。
1.2.2 金属的晶体结构
1.晶体结构的基本知识 2. 常见金属的晶体结构 3. 晶面指数和晶向指数
第1章 金属材料的性能与结构
§1.1 金属材料的性能 §1.2金属的晶体结构
§1.3合金的相结构
1.1 金属材料的性能
金属材料是金属元素或以金属元素为 主构成的具有金属特性的材料的统称。 金属材料一般分为:黑色金属和有色 金属,黑色金属有钢、铸铁、铬、锰; 其他的金属,如铝、镁、铜、锌等及其 合金都为有色金属。 金属材料的性能包括:力学性能、物 理化学性能、工艺性能、经济性能等。

第一章2金属材料的性能特点

第一章2金属材料的性能特点

四、切削加工性能 用切削后的表面粗糙度 和刀具寿命来表示。
切削加工
金属材料具有适当的硬度(170 HBS~230 HBS) 和足够的脆性时切削性良好。 改变钢的化学成分(加少量铅、磷)和进行适当 的热处理(低碳钢正火,高碳钢球化退火)可提高钢 的切削加工性能。 铜有良好的切削加工性能。
五、热处理工艺性能 钢的热处理工艺性能主要考虑其淬透性, 即钢接受淬火的能力。 含Mn、Cr、Ni等合金元素的合金钢淬透 性比较好, 碳钢的淬透性较差。
断后伸长率
A
A
11.3
δ5 δ10
ψ
%
%
断面收缩率
Z
三、硬度 硬度:材料抵抗另一硬物体压入其内的能力。 即材料受压时抵抗局部塑性变形的能力。 1、布氏硬度 一定直径的硬质合金球(或钢球)在一定载 荷作用下压入试样表面。测量压痕直径, 计算硬 度值。 用钢球压头时硬度 用HBS表示 用硬质合金球时硬 度用HBW表示
布氏硬度计
布氏硬度计的使用
2、洛氏硬度 采用金刚石压头(或硬质合金球压头), 加预载荷F0 ,压入深度h0 。再加主载荷F1 。 卸去主载荷F1,测量其残余压入深度h。 用h与h0之差△h来计算洛氏硬度值。 硬度直接从硬度计表盘上读得。 根据压头的种类和 总载荷的大小洛氏硬度常 用表示方式有: HRA、HRB、HRC
金属材料的强度与其化学成分和工艺有 密切关系。 纯金属的抗拉强度较低; 合金的抗拉强度较高。 纯铜抗拉强度: 60MPa 铜合金抗拉强度:600MPa~700MPa 纯铝抗拉强度: 40MPa 铝合金抗拉强度:400MPa~600MPa
退火状态的三种铁碳合金: 碳质量分数0.2%,抗拉强度为350MPa 碳质量分数0.4%,抗拉强度为500MPa 碳质量分数0.6%,抗拉强度为700MPa

第一章 金属材料的力学性能

第一章  金属材料的力学性能


A、C标尺为100
B标尺为130
机 械 制



§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
二、洛氏硬度
标注——用符号HR表示, A标尺HRA B标尺HRB C标尺HRC
如: 42 HRA


硬度值 A标尺




§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
三、维氏硬度 测定原理——基本上和布氏硬度相同,只是所用 压头为金刚石正四棱锥体
冲击韧度高

•冲击能量高时, --材料的冲击韧度主要取决于材料的塑性,塑性高则
韧度高
械 制



第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结






§1.4 疲劳强度
第一章 金属材料的力学性能
疲劳强度
Sl110000%%Sl10lS0 110100%0%
Sl 二者的值越大塑性越好 00
lS0 0
机 械 制
原始原横始截标面距积
试样拉试断样后断的裂标处距截面积
造 基

第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
第一章 金属材料的力学性能
由主金要属内材容料:制成的零、部件,在工作过
程中金都属要材承料受的外力力学性(或能称指载标荷和) 测作试用方而法产,

金属材料的主要性能

金属材料的主要性能
定义: HR=k-(h1-h0)/0.002 常用标尺有:B、C、A三种
① HRA 硬、薄试件,如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属,未淬火钢,如有色金属和退火、正火钢等 ③ HRC 较硬,淬硬钢制品;如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点:操作简便,压痕小,适用范围广。
②弹性:材料不产生塑性变形的情况下,所能承受的最 大应力。
弹性极限:σe=Fe/So 不产永久变形的最大抗力。
2)屈服强度s:材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中,载荷不增加,
试样仍能继续伸长时的应力。
s = Fs/So
s
条件屈服强度0.2:高碳钢等无屈服点, 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度,以0.2 来表示。
影响因素:循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹 杂物、表面状态、残余应力等。
二、塑性 金属材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
1.延伸率
延伸率与试样尺寸有关:δ5、δ10 (L0=5d,10d)
2.断面收缩率 ψ=△S/So=(So-Sk)/So x 100%
> 时,无颈缩,为脆性材料表征; < 时,有颈缩,为塑性材料表征。
0.2
3)抗拉强度b:材料断裂前所承受的最大 应力值。(材料抵抗外力而不致断裂的极 限应力值)。
b = Fb/So
(5)灰铸铁拉伸时的力学性能 灰口铸铁是典型的脆性材料,其σ-曲线是一段微弯曲 线,如图a)所示,没有明显的直线部分,没有屈服和颈 缩现象,拉断前的应变很小,延伸率也很小。强度极限 σb是其唯一的强度指标。 铸铁等脆性材料的抗拉强度 很低,所以不宜作为受拉零 件的材料。
无论是塑性材料还是脆性材料,断裂时都不产生明显的 塑性变形,而是突然发生,具有很大的危险性,有相当多 零件的破坏属于疲劳破坏,对此必须引起足够的重视。

金属工艺学第一章金属材料性能ppt课件.ppt

金属工艺学第一章金属材料性能ppt课件.ppt

拉伸试验
强度:材料在外力作用下抵抗永久变形和 断裂的能力。
塑性:材料在外力作用下产生永久变形而 不破坏的能力。
硬度
硬度:金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的 能力,衡量材料的软硬程度。
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。
布氏硬度是用单位压痕面积的力作 为布氏硬度值的计量,符号HBS、HBW
洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏 硬度值的计量即,符号HR
维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为 硬度值计量。试验力较小,压头是锥面夹角 为136°的金刚石正四棱锥体,维氏硬度用符 号HV表示。
冲击韧性和疲劳强度
冲击韧性:冲击载荷下材料抵抗变形和断 裂的能力。
疲劳强度:金属材料在无数次重复或交变 载荷作用下而不致引起断裂的 最大应力。
使用性能:金属材料在使用过程中所表现出来 的性能。
(物理性能、化学性能、力学性能) 工艺性能:金属材料在各种加工过程中所表现
出来的性能。 (铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能)
1. 金属材料的力学性能
力学性能:指金属材料在外力(载荷)作用下 所表现出的抵抗变形和破坏的能力。
强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 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。
2.金属材料物理性能和化学性能
物理性能:密度、熔点、导热性、导电 性金属材料的工艺性能(略)
工艺性能:铸造性能、锻造性能、 焊接性能、切削加工性能

第一章 金属材料的力学性能

第一章 金属材料的力学性能

Fb σb= S0
四、塑性的衡量(塑性指标):伸长率 δ和断面收缩率 Ψ 塑性的衡量(塑性指标):伸长率 和断面收缩率 ):
1)伸长率( δ ) )伸长率( 伸长率是指试样拉断 后标距增长量与原始 标距的百分比,即: 标距的百分比,
lk-l0 δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距 试样拉断后的标距,mm; 试样拉断后的标距 l0——试样的原始标距 。 试样的原始标距,mm。 试样的原始标距
第一章 金属材料及热处理基础知识
应用于各种工程领域中的材料,如在机械工业中,建筑及桥 应用于各种工程领域中的材料,如在机械工业中,建筑及桥 于各种工程领域中的材料 等等, 统称为工程材料。 梁中,等等,——统称为工程材料。 统称为工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料 用来制造各种机电产品的材料, 称为机械工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料,——称为机械工程材料 称为机械工程材料. 主要包括: 主要包括: 1)金属材料:钢,铸铁,铜及铜合金,等等。 铸铁,铜及铜合金,等等。 )金属材料: 2)非金属材料:塑料,橡胶,工业陶瓷,等等。 )非金属材料:塑料,橡胶,工业陶瓷,等等。 3)复合材料:由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的 )复合材料: 多相材料。 多相材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 是制造机器的最主要材料 1、金属材料按含金属元素数量的多少分为: 、金属材料按含金属元素数量的多少分为: 1)纯金属 一种金属 一种金属). )纯金属(一种金属 2)合金(以一种金属为基 其他金属或非金属) 其他金属或非金属) )合金(以一种金属为基+其他金属或非金属
刚度、强度、 第一节 刚度、强度、塑性
刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 塑性是根据拉伸试验 刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 来的。 来的。 一、拉伸试验与拉伸曲线 1、拉伸试样 试验前在试棒上打出标距 试验前在试棒上打出标距 按国标规定标准拉伸试样可分为: 按国标规定标准拉伸试样可分为: 板形试样: 1) 板形试样:原材料为板材或带材 圆形试样:长试样L 短试样L 2) 圆形试样:长试样L0=10d0,短试样L0=5d0 其中: 为试样标距, 其中:L0为试样标距,d0为试样直径

金属材料基础知识

金属材料基础知识

金属的冷热弯曲性能也取决于材料的塑性和强度。材料承受 弯曲而不出现裂纹的能力,称为弯曲性能。一般用弯曲角度 或弯心直径与材料厚度的比值来衡量弯曲性能。
电厂锅炉管道弯头和输粉管道弯头是经过冷热弯曲成型的。
(三)焊接性能
• 金属材料采用一定的焊接工艺、焊接材料及结构形式,优质焊 接接头的能力,称为金属的焊接性。
适用范围
HRC
120°金刚石圆 锥
150
HRB Φ1.588mm钢球
100
HRA
120°金刚石圆 锥
60
一般淬火钢等硬度较大材料
退火钢和有色金属等软材料
硬而薄的硬质合金或表面淬 火钢
3.维氏硬度(HV) 维氏硬度是用一定的载荷将锥面夹角为136°的正四棱锥金刚石压头压入试 样表面,保持一定时间后卸除载荷,试样表面就留下压痕,测量压痕对角线 的长度,计算压痕表面积,载荷F除以压痕面积S所得值即为维氏硬度。维氏 硬度用符号HV表示,计算公式如下:
1.拉伸试样
2.拉伸曲线
• 拉伸曲线表示试样拉伸过程中力和变形关系,可用应力-延伸率曲线表 示,纵坐标为应力R,R=F/S0,横坐标为延伸率ε,ε=ΔL/L0。
拉伸曲线的形状与材料有关, 由图可见,在载荷小的oa阶 段,试样在载荷F的作用下 均匀伸长,伸长量与载荷的 增加成正比。如果此时卸除 载荷,试样立即回复原状, 即试样产生的变形为弹性变 形。当载荷超过b点以后, 试样会进一步产生变形,此 时若卸除载荷,试样的弹性 变形消失,而另一部分变形 则保留下来,这种不能恢复 的变形称为塑性变形。
(四)切削性能 金属材料承受切削加工的难易程度,称为切削性能。
金属的切削性能与材料及切削条件有关,如纯铁很பைடு நூலகம்易切削,但难以获得较高的光洁度; 不锈钢可在普通车床上加工,但在自动车床上,却难以断屑,属于难加工材料。通常,材 料硬度低时切削性能较好,但是对于碳钢来说,硬度如果太低时,容易出现“粘刀”现象, 光洁度也较差。一般情况下金属承受切削加工时的硬度在HB170一230之间为宜。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

A1 -试样断裂后缩颈处的最小横截面积(mm2)。
塑性是材料的一个重要指标, 或 必数值越大,材料塑性越
好。金属材料塑性的好坏对于零件的使用性能和加工性能有着
十分重要的意义。通常把 >5%的材料称为塑性材料;
<5% 的材料称为脆性材料。
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
1.1.2 硬度
热轧的低碳钢和中碳钢等少数材料具有屈服点外,大多数
材料都没有明显屈服现象,因此,提出“规定残余伸长应
力”作为相应的强度指标。国家标准规定:当试样卸除拉伸
力应后力,定。的其变标形距量部(分百的分残比余)时伸的长应达力到,规作此为时规应定力残的余符伸号长应s
附的0以应.2角力通标。常说表明示0,没.2 例有如明,显屈服表现示象规的定材残料余的伸屈长服率点为,0则.2%时
2.塑性
断裂前材料发生不可逆永久变形的能力叫塑性。常用的塑性指标是 指材料断裂时最大相对塑性变形,如拉伸时的断后伸长率和断面收 缩率。
(1)断后伸长率
试样拉断后,标距的伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率,
以 表示,即
L1 L0 100 %
L0
式中 L1 -试样拉断后的标距(mm);
0.2
F0.2 A0
(MPa) (1-2)
式中F0.2—产生规定残余伸长时的拉力(N)
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
(2)抗拉强度拉伸过程中最大力Fb 所对应的应力称为抗拉
强度(曾称强度极限),则
b
Fb A0
(MPa)
(1-3)
抗拉强度的物理意义是表征材料对最大均匀变形的抗力, 表征材料在拉伸条件下所能承受最大力的应力值,它是设 计和选材的主要依据之一,是工程技术上的主要强度指标。
1.1.1 强度和塑性
材料的强度与塑性是极其重要的力学性能指标,采用拉伸试 验的方法来测定。
拉伸试验是指用静拉伸力对标准拉伸试样进行缓慢的轴向拉 伸,直至拉断的一种试验方法。在拉伸试验中和拉伸试验后 可测量力的变化与相应的伸长,从而测出材料的强度与塑性。
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
1.强度
强度是材料在外载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。按
作用载荷性质不同,可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度 和抗剪强度等。工程上常用的静载荷拉伸强度指标有屈服点 或规定残余伸长应力、抗拉强度等。
y屈服点和规定残余伸长应力在拉伸过程中载荷不增加(保
持恒定),试样仍能继续伸长时的应力称为材料的屈服点(过
去曾称屈服极限),以 表示,即 s
式中 Fs—s材料屈服F A时0 s的最小(M拉P伸a力) (N );
(1-1)
A0 —试样的原始截面积。
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标。除退火或
第1章 金属材料的性能
1.1金属材料的力学性能 1.2金属材料的物理、化学与工艺性能
1.1 金属材料的力学性能
材料的力学性能是指在外力的作用下所表现出来的特性,常 用的力学性能指标主要有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲 劳极限等。
金属材料在加工及使用过程中所受到的外力称为载荷。根据 载荷作用性质的不同,可将其分为静载荷、冲击载荷及变载 荷三类。
硬度实际上是指金属表面一个小的或很小的体积内抵抗弹性 变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力。硬度能够反映出金 属材料在化学成分、金相组织和热处理状态上的差异,是检 验产品质量、研制新材料和确定合理的加工工艺所不可缺少 的检测性能之一。同时硬度试验是金属力学性能试验中最简 便、最迅速的一种方法。
L0 -试样原始标距(mm)。
(1-4)
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
(2)断面收缩率 试样拉断后,缩颈处横截面积的最大缩
减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率,以 表示。
其数值按下式计算
A0 A1 100 %
( 1-5 )
式中 A0 -试样原始截A0面积(mm2);
图1-2所示为退火状态低碳钢的拉伸曲线。用试样原始截面
积长式AL0 去得除到拉应力变F,得即到应力F,/ A以0 试样原L /始L0标距L0 去除绝对伸
则力一伸长( F-L)曲线就成了应力应变( )曲线
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
拉伸曲线表示了这样一个变形过程。曲线的Oe段近似一条 斜线,表示受力不大时试样处于弹性变形阶段,若卸除试验 力,试样能完全恢复到原来的形状和尺寸,其中在Op阶段应 力与应变呈正比关系,即符合虎克定律。当拉伸力继续增加 时,试样将产生塑性变形,并且在、点附近曲线上出现平台 或锯齿状线段,这时应力不增加或只有微小增加,试样却继 续伸长,这一现象称为屈服。屈服后曲线又呈上升趋势,表 示试样恢复了抵抗拉伸力的能力。h点表示试样抵抗拉伸力 的最大能力。这时试样上的某处截面积开始减小,形成缩颈。 随后,试样承受拉伸力的能力迅速减小,直至断裂(k点)。
强度是所有力学性能指标中唯一可用于设计或校核计算的 指标。
工程上所用的金属材料,不仅希望具有较高的 s、 b 值小,,而零且件希的望 安具 全有 可一 靠定 性的 越屈 ห้องสมุดไป่ตู้强 。比 屈( 强比 s越/ 大b,)材。料屈强强度比的越有
效利用率越高。
上一页 下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
①静载荷是指大小不变或变化缓慢的载荷。 ②冲击载荷是指突然增加的载荷。 ③变载荷是指周期性或非周期性变化的载荷(包括载荷的大小
和方向)。
下一页 返回
1.1 金属材料的力学性能
金属材料受载荷作用而发生的几何形状和尺寸的变化称为变 形。变形一般分为弹性变形和塑性变形。金属材料在外力作 用下而发生变形,当外力去除后,能够消失的变形称为弹性 变形:不能消失的变形称为塑性变形.也称为残余变形或永久 变形。
即测定试样对外加试验力的抗力,求出材料的强度值;测定试 样在拉断后塑性变形的大小,求出材料的塑性值。静拉伸试 验是工业上最常用的力学性能试验方法之一。
试验前,将材料制成一定形状、尺寸和技术要求的标准拉伸 试样(GB6397-1986 )图1-1所示为常用的圆形拉伸试样,
试增样加的试直验径力为 ,试d0样, 标标距距为的L长0. 将度试将样逐装渐夹增在加拉,直伸至试拉验断机。上若,将缓试慢 样标从距开八始,加的载 伸直 长到 量L断裂绘前成所曲受线的,拉便力得F到,拉与伸其曲所线对。应的试样
相关文档
最新文档