金属机械性能解析.ppt

内容 应力－应变曲线 强度 朔性 硬度 冲击韧性 疲劳 机械性能概述 机械性能－金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性 能，或称为力学性能。 金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据。外加载荷性质不同（例如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等），对金属材料要求的机械性能也将不同。 常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。?? 应力---应变曲线 应力：物体受作用后导致物体内部之间的相互作用力称内力，单位面积上的内力为应力。 σ＝P/A0 应变：由外力所引起的物体原始尺寸或形状的 相对变化。 δ=△L/L0 P为载荷，△L为试样伸长量，△L= L-L0；L0为试样原始标长，L为与P相对应的标长部分的长度，A0为原始截面积。 塑性材料应力－应变曲线 a.工程上很多金属材料，如调质钢和一些轻合金 b.退火低碳钢和某些有色金属 c.某些塑性较低的金属如铝青铜就是在未出现颈缩前的均匀变形过程中断裂的 d.某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金 低碳钢拉伸图 op：弹性变形 pe：滞弹性变形 es：屈服前微朔性变形 ss‘：屈服变形 s’b：均匀朔性变形 bz：局部朔性变形 拉伸曲线演示 抗拉强度 抗拉强度（Rm）：相应试样在屈服阶段之后所能抵抗的最大力的应力 对于脆性材料和不形成颈缩的塑性材料，其拉伸最高载荷就是断裂载荷，因此，其抗拉强度也代表断裂抗力。对于形成颈缩的塑性材料，其抗拉强度代表产生最大均匀变形的抗力，也表示材料在静拉伸条件下的极限承载能力。抗拉强度很容易测定，而且重现性好，与其他力学性能指标如疲劳极限和硬度等存在一定关系，因此，也作为材料的常规力学性能指标之一用于评价产品质量和工艺规范等。 屈服强度－当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点的应力。 受力试样中，应力达到某一特定值后，开始大规模塑性变形的现象称为屈服。它标志着材料的力学响应由弹性变形阶段进入塑性变形阶段。 屈服强度是应用最广的一个性能指标。因为任何机械零件在工作过程中，都不允许发生过量的塑性变形，所以，机械设计中，把屈服强度作为强度设计和选材的依据。 上屈服强度（ReH）：试样发生屈服而力首次下降前的最高应力 ReH ＝ FeH/A0 下屈服强度（ReL）：在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力 ReL ＝ FeL/A0 规定非比例延伸强度（Rp） 规定非比例延伸强度（Rp）：非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率，例如Rp0.2， 表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 注意：当材料呈无明显屈服（连续屈服）状态时，应测定规定非比例延伸强度。当材料呈现明显屈服（不连续屈服）状态时应测定上和下屈服强度或下屈服强度。 拉伸试棒分类 拉伸试棒实例 烧结材料径向压馈强度试验 试验时将试件放在试验机上下压头之间，自上向下加压直至试件破断。根据破断时的压力求出压环强度。应当注意，试件必须保持圆整度，表面无伤痕且壁厚均匀。 压溃强度计算 烧结金属衬套径向压溃强度按式 颈缩 缩颈－拉伸试验时试样横截面所发生的局部收缩。 应力-应变曲线上的应力达到最大值时即开始出现颈缩。在颈缩前变形沿整个试样长度是均匀的，发生颈缩后变形则主要集中在局部区域，在此区域内横截面越来越细，局部应力越来越高，直至不能承受外加载荷而断裂。 ?硬度 硬度是衡量金属材料软硬程度的指针。目前生产中测定硬度方法最常用的是压入硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料表面，根据被压入程度来测定其硬度值。? 常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。? 布氏硬度的测定是用一定压力将硬质合金球压头压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，在试样表面留下压痕。单位压痕表面积A，见图上所承受的压力即定义为布氏硬度值（用HB表示）。如已知所加载荷 F，压头直径D ，只要测出试样表面上的压痕直径d 或压痕深度h，即可按下式求出布氏硬度值. 由于材料的硬度、试样的厚度不同，在测定布氏硬度时，往往要选用不同直径的压头和试验力。要在同一材料上测得相同的布氏硬度值，或在不同材料上测得的硬度具有可比性，必须保证压痕的几何形状相似，即保证压入角θ恒定。表示采用两个不同直径的压头D1 和D2 ，在不同载荷 F1和F2 作用下，压入试样表面的情况。要使两个压痕几何相似，则两个压痕的压入角θ应相等。由图可知 洛氏硬度 1. 洛氏硬度测定原理和方法 洛氏硬氏是以直接测量压痕深度，并