1、單擊此處編輯母版標題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級*單擊此處編輯母版標題樣式單擊此處編輯母版文本樣式第二級第三級第四級第五級*第1章 材料的力學性能 材料的性能是評價和選擇材料的依據(jù)。 學習材料課，應當熟悉各種常用材料的性能。1.1材料性能的分類 材料的力學性能1.1材料的性能的分類 材料的力學性能1.1材料的性能的分類 材料的力學性能1.2基本概念和術語1.2基本概念和術語力學性能材料受載荷作用時表現(xiàn)出的與變形、斷裂相關的一系列性能。載荷材料（或零件、構(gòu)件）所受的力（N）或應力。應力材料（或零件、構(gòu)件）的單位橫截面積上所受的力（N/m2)。 應力的單位：Pa， 1Pa

2、= 1N/m2 MP， 1MPa =106 Pa = 1N/mm2 材料的力學性能1.2基本概念和術語靜載荷大小和方向都不隨時間改變或緩慢變化的載荷。動載荷大小或方向隨時間改變的載荷。 載荷 載荷 沖擊載荷 交變載荷 時間 時間 靜載荷 動載荷 材料的力學性能1.2基本概念和術語材料受載荷作用時可能發(fā)生的現(xiàn)象： 材料的力學性能1.3拉伸試驗1.3.拉伸試驗 通過拉伸試驗可以測定材料的強度、剛度和塑性。 材料的力學性能1.3拉伸試驗oe段：彈性變形，伸長量與L與拉力F成正比。S平臺：屈服現(xiàn)象，開始塑性變形。Sb段：均勻塑性變形。bk段：頸縮（局部塑性變形）K點：斷裂 低碳鋼拉伸曲線F拉力 L伸長

3、量 材料的力學性能1.4強度1.4 強度 強度材料受靜載荷作用時，抵抗塑性變形和斷裂的能力。1. 屈服強度s 材料受靜載荷作用時，抵抗塑性變形的能力。 MPa 材料的力學性能1.4強度 如果材料所受的載荷達到或超過其屈服強度，材料就會發(fā)生塑性變形。 在設計和使用機器零件時，必須保證零件的工作載荷低于零件材料的屈服強度（工作s），否則零件就會發(fā)生塑性變形而失效。 練習（見下頁） 材料的力學性能1.4強度練習： 要制造一根受拉力的圓桿，已知圓桿直徑為20 mm，拉力為93 kN ?，F(xiàn)有兩種鋼，其中Q235鋼的s為235 MPa；45鋼的s 為355 MPa。用這兩種鋼來制造此圓桿，是否都能保證不發(fā)

4、生塑性變形？解：圓桿所受應力為：若選用Q235鋼制造制造此圓桿，其s，會發(fā)生塑性變形； 選用45鋼制造制造此圓桿，其s，能保證不發(fā)生塑性變形。 材料的力學性能1.4強度2. 抗拉強度（強度極限）b 材料受靜載荷作用時，抵抗斷裂的能力。 MPa 材料的力學性能1.4強度 如果材料所受的載荷達到其抗拉強度，材料就會發(fā)生斷裂。 在設計和使用機器零件時，必須保證零件的工作載荷低于零件材料的抗拉強度（工作b），否則零件就會發(fā)生斷裂而失效。 材料的力學性能1.5剛度1.5 剛度 剛度材料受靜載荷作用時，抵抗彈性變形的能力。 衡量剛度大小的指標是彈性模量E。在拉伸曲線上，E體現(xiàn)為oe 段的斜率。 材料的力學

5、性能1.5剛度 常用材料的彈性模量E/MPa 在一定的載荷作用下，彈性模量（E）大的材料發(fā)生的彈性變形比較小。 材料的彈性模量是一個常數(shù)，不會因熱處理、合金化等外部條件而改變。鐵鎳鈦鋁銅鎂2140002100001180107200013240045000 材料的力學性能1.6塑性1.6 塑性 塑性材料在受載荷作用時，在斷裂之前發(fā)生永久性變形的能力。 材料的力學性能1.6塑性衡量材料塑性好壞的指標：1.延伸率 延伸率又稱伸長率，是試樣被拉斷后，塑性伸長量與試樣原始標距長度的百分比： 材料的力學性能1.6塑性2. 斷面收縮率 斷面收縮率是試樣被拉斷后，頸縮處的橫截面積收縮量（S0-S1）與原始橫

6、截面積S0之百分比： 材料的力學性能1.6塑性 材料的、值越大，表明其塑性越好。 材料的塑性在工程上的實用意義：1）塑性是變形加工（鍛壓）的條件。塑性較好的材料才可以進行變形加工。2）塑性好的材料，不易脆斷，應用時安全性比較好。 材料的力學性能1.7硬度1.7 硬度 硬度用來衡量材料軟硬程度的性能指標。 測試硬度的方法有多種，相應的也有多種硬度指標。 材料的力學性能1.7硬度1.布氏硬度 HB1）試驗原理 以壓力F 將直徑為D的球形壓頭壓入材料表面，形成直徑為d的壓痕，以壓痕單位面積上承受的壓力大小來衡量材料的硬度。F 材料的力學性能1.7硬度 kgf/mm2 式中 F 試驗壓力，kgf ；

7、S 壓痕面積， mm2 ； D 壓頭直徑，mm ； d 壓痕直徑，mm 。 材料的力學性能1.7硬度2）標注示例 120HBS 10/1000/30 500HBW 5/7503）特點和應用范圍（1）試驗結(jié)果較準確，數(shù)據(jù)的重復性較好；（2）操作較繁瑣；（3）試驗壓力較大，壓痕大，可能損壞薄壁零件;（4）適合于測試厚度較大的、較軟的原材料、毛坯。 材料的力學性能1.7硬度2. 洛氏硬度 HR1）試驗原理 用一定的壓力將壓頭壓入材料表面，以壓痕深度來衡量材料的硬度。 洛氏硬度計的指示表直接顯示出硬度值。壓痕越淺，硬度值越大，表明材料硬度越高。 試驗原理示意圖洛氏硬度計 材料的力學性能1.7硬度2）幾

8、種常用的洛氏硬度標尺標尺標注符號壓頭類型試驗壓力數(shù)值有效范圍適用對象 AHRA 金剛石 圓錐 60 kgf (588.4 N) 20-88HRA 很硬的材料，如鋼的表面硬化層、硬質(zhì)合金等。 BHRB 鋼球 100 kgf （980.7 N) 20-100HRB 較軟的材料，如退火的鋼、銅合金、鋁合金等。 CHRC 金剛石 圓錐 150 kgf (1471 N) 20-70HRC 較硬的材料，如淬火的鋼件 材料的力學性能1.7硬度3）洛氏硬度的特點（1）測試操作簡便，效率高；（2）適應的材料種類較多；（3）壓痕小，對零件損傷??；（4）測試準確度和數(shù)據(jù)重復性稍差；（5）HRA、HRB、HRC測試值

9、不能直接對比。例如:不能認為60HRB代表的硬度高于40HRC。 材料的力學性能1.7硬度3.其它硬度 維氏硬度、肖氏硬度，等等。 材料的力學性能1.7硬度4.硬度試驗的應用1）對于有耐磨性要求的零件，其硬度是主要的質(zhì)量指標。2）多數(shù)金屬材料的硬度與強度有一定正比關系。在實際工作中，常常通過測試零件的硬度來換算出強度，既簡便，成本又低。 材料的力學性能1.7硬度 黑色金屬硬度及強度換算表 鋼的HBS與b的換算關系： b 0.36 HBS 材料的力學性能1.8 沖擊韌性 1.8 沖擊韌性 ak 有些零件在工作時會受沖擊載荷。如沖壓模、鏨子、飛機起落架等。 材料的強度、塑性等在靜載荷下測定的力學性能指標，不能體現(xiàn)材料的抗沖擊性能。 沖擊韌性 ak材料受沖擊載荷時，抵抗斷裂的能力。 材料的力學性能1.