材料科学与工程基础.顾宜.第四章第三讲详解.ppt

4-1-6 硬度(hardness) 材料抵抗表面形变的能力，抵抗外物压入 表面硬度同材料的抗张强度、抗压强度和弹性模量等性质有关 测定方法： （1）压痕(压力)硬度法——主要表征材料对变形的抗力； 布氏硬度、 洛氏硬度 维氏硬度。 显微硬度 （2）回跳硬度法——表征材料弹性变形功的大小； （3）刻痕（刻划）硬度法（非金属矿物，10-金刚石）。表征材料对破裂的抗力。 1、布氏硬度 单位压痕表面积S上所承受的平均压力 HB=P/S=P/ ?. h. D =2P/ {?. D.[ D- (D 2 –d 2 ) 1/2 ]} 2、洛氏硬度 HR=K- t/ 0.002 3. 维氏硬度 单位压痕面积上承受的名义应力值 HV=2Psin(136?/ 2 ) / d 2 =1.8544P / d 2 4. 显微硬度（陶瓷） 5. 肖氏硬度 HS = K. h / h 0 6、材料的硬度 陶瓷 高硬度 金属 原子结构、成分 硬度变化大 钢等 高分子 低硬度 决定于材料的固有本性 化学键强，材料的硬度一般就高， 共价键 ? 离子键 金属键 氢键 范氏键 结构愈密，分子间作用力愈强的材料其硬度愈高， 晶体类型、结晶与非晶 低温, 材料的硬度越高 4-1-7 摩擦和磨损(friction and Wear) 机器工作效率和准确度降低 1. 摩擦与磨损的概念 摩擦 摩擦力 摩擦系数 滑动摩擦 滚动摩擦 磨损 磨损机制 2. 摩擦 滑动摩擦系数为： u = F / P 粘合摩擦系数： u = S / P m S —材料的剪切强度， P m—材料塑性流动的抗压强度 弹性摩擦系数： u = K. S. P X-1. E - X 2. 摩擦 滑动摩擦系数为： u = F / P 粘合摩擦系数：摩擦力为剪断粘接点所需的功。 F= A r . S 如果接触点的形变是属于塑性的 A r = P / P m u = S / P m 弹性摩擦系数： u = K. S. P X-1. E - X 3、磨损机制及影响因素 Ⅰ咬合磨损 Ⅱ磨料磨损 Ⅲ腐蚀磨损 Ⅳ微动磨损 4、耐磨性评价及磨损试验方法 失重法 尺寸法 跑合阶段、 稳定磨损阶段 剧烈磨损阶段 4-1-8 失效 Failure 材料在使用过程中，结构（形变）和性能随时间变化至破坏 1.疲劳(fatigue） cyclic stresses （1）疲劳及疲劳强度 疲劳： 工程构件在服役过程 中，由于承受变动载荷或 反复承受应力和应变，即 使应力低于屈服强度，也会导致裂纹萌生和扩展，以至构件材料断裂而失效，或使其力学性质变坏。 疲劳寿命：特定振动下使材料破坏必需的周期数。 疲劳寿命曲线 ①低循环疲劳区 ②高循环疲劳区 ③安全区 （2）. 疲劳断裂机理 疲劳断裂过程三阶段： ① 反复塑性变形导致局部应变 ② 局部化应