1、1 CAD工程中心工程中心 趙永勝趙永勝 2012/09l金屬材料金屬材料合金合金l高分子材料高分子材料高聚物高聚物l陶瓷材料陶瓷材料無機非金屬無機非金屬l 復(fù)合材料復(fù)合材料l使用性能：使用性能：材料在使用過程材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能。中所表現(xiàn)的性能。包括包括力學(xué)力學(xué)性能、物理性能性能、物理性能和和化學(xué)性能。化學(xué)性能。l工藝性能：工藝性能：材料在加工過程材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能。中所表現(xiàn)的性能。包括包括鑄造、鑄造、鍛壓、焊接、熱處理鍛壓、焊接、熱處理和和切削切削性能等性能等。神舟一號飛船l材料在外力的作用下發(fā)生形狀和尺寸變化，稱為材料在外力的作用下發(fā)生形狀和尺寸變化，稱為變形變形。l隨

2、著外力消失而消失的變形稱為隨著外力消失而消失的變形稱為彈性彈性變形變形。l外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為外力去處后不能恢復(fù)的變形稱為塑性塑性變形變形。 五萬噸水壓機五萬噸水壓機低碳鋼的應(yīng)力低碳鋼的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線拉伸試樣拉伸試樣拉伸試驗機拉伸試驗機應(yīng)力應(yīng)力 = P/F0應(yīng)變應(yīng)變 = (l-l0)/l0l彈性指標(biāo)：彈性指標(biāo)：為彈性極限為彈性極限 e e，即即材料承受最大彈性變形時材料承受最大彈性變形時的應(yīng)力。的應(yīng)力。l剛度：剛度：材料受力時抵抗彈性材料受力時抵抗彈性變形的能力。變形的能力。指標(biāo)為彈性模指標(biāo)為彈性模量量E E。 ）（MPatgE e彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫

3、度升彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強化材料的手段如熱處理、冷高而逐漸降低外，其他強化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^熱加工、合金化等對彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。 l強度：強度：材料在外力作用下材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。抵抗變形和破壞的能力。 屈服強度屈服強度 s：材料發(fā)生微量材料發(fā)生微量塑性變形時的應(yīng)力值。塑性變形時的應(yīng)力值。 條件屈服強度條件屈服強度 0.2：殘余變殘余變形量為形量為0.2%時的應(yīng)力值。時的應(yīng)力值。 抗拉

4、強度抗拉強度 b：材料斷裂前所材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。承受的最大應(yīng)力值。s0.2 伸長率：伸長率：%100001 lll %100010 FFF 斷面收縮率：斷面收縮率：斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象l說明：說明：l 斷面縮率不受試樣尺寸的影響，因此斷面縮率不受試樣尺寸的影響，因此能更接近真實地反映材料的塑性。能更接近真實地反映材料的塑性。l 直徑直徑d0 相同時，相同時，l0 ， 。只有當(dāng)。只有當(dāng)l0/d0 為常數(shù)時（為常數(shù)時（5.65），塑性值才有可比性。），塑性值才有可比性。l當(dāng)當(dāng)l0=10d0 時，伸長率用時，伸長率用 表示；表示；l當(dāng)當(dāng)l0=5d0 時，伸長率用時，

5、伸長率用 5 表示。顯然表示。顯然 5 l 時，無頸縮，為脆性材料表征時，無頸縮，為脆性材料表征 時，有頸縮，為塑性材料表征時，有頸縮，為塑性材料表征l是指材料抵抗沖擊載荷是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。作用而不破壞的能力。l指標(biāo)為沖指標(biāo)為沖擊韌性值擊韌性值ak(通過沖通過沖擊實驗測擊實驗測得得)。Titanic 號鋼板號鋼板（左圖）（左圖）和和近代船用鋼板近代船用鋼板（右圖）（右圖）的沖擊試驗結(jié)果的沖擊試驗結(jié)果Titanic近代船用鋼板近代船用鋼板l材料在低于材料在低于 s的重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。的重復(fù)交變應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。l材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時

6、的最大應(yīng)材料在規(guī)定次數(shù)應(yīng)力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時的最大應(yīng)力稱為力稱為疲勞極限疲勞極限。用。用 -1表示。表示。l鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107，有色金屬合金為，有色金屬合金為108。疲勞應(yīng)力示意圖疲勞應(yīng)力示意圖疲勞曲線示意圖疲勞曲線示意圖五、硬度五、硬度l材料抵抗表面局部塑性變形材料抵抗表面局部塑性變形的能力。的能力。l布氏硬度布氏硬度HBHB)(2102. 022dDDDPHB 布氏硬度計布氏硬度計l壓頭為鋼球時壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號，布氏硬度用符號HBS表示，適用于表示，適用于布氏硬度值在布氏硬度值在450以下的材料。以下的材料。l壓頭為硬質(zhì)合金球時壓頭為硬質(zhì)合金球時，用符

7、號，用符號HBW表示，適用于布表示，適用于布氏硬度在氏硬度在650以下的材料。以下的材料。l如如 120HBS10/1000/30 表示直徑為表示直徑為10mm的鋼球在的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持）載荷作用下保持30s測得的布氏測得的布氏硬度值為硬度值為120。 l布氏硬度的優(yōu)點：布氏硬度的優(yōu)點：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。l缺點：缺點：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。還硬的材料。l適于測量適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼, 鑄鐵及有色金屬的鑄鐵及有色金屬的硬度。硬度。洛氏硬度洛氏硬度

8、h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計洛氏硬度計l洛氏硬度用符號洛氏硬度用符號HR表示，表示，HR=k-(h1-h0)/0.002l根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標(biāo)尺，根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標(biāo)尺，常用的標(biāo)尺為常用的標(biāo)尺為A、B、C。 l符號符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標(biāo)尺。lHRA用于測量高硬度材料用于測量高硬度材料, 如如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。lHRB用于測量低硬度材料用于測量低硬度材料, 如如有色金屬和退火有色金屬和退火、正火鋼等。正火鋼等。lHRC用于測量中等硬度材料，用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。l洛氏硬度的優(yōu)點：洛氏硬度的優(yōu)點：操作簡便，操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。壓痕小，適用范圍廣。l缺點：缺點：測量結(jié)果分散度大。測量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與鋼球壓頭與金剛石壓頭金剛石壓頭洛氏硬度壓痕洛氏硬度壓痕l布氏硬度值與洛氏硬度值可通過特制表格布氏硬度值與洛氏硬度值可通過特制表格互換互換（HRA、HRB與與HRC之間不可以換算）之間不可以換算）l硬度與強度的關(guān)系：硬度與強度的關(guān)系： 對于低碳鋼