【正文】 第一章 工程材料的性能 化工學(xué)院 引言： 金屬材料的性能 使用性能： 指材料在使用過(guò)程中所表現(xiàn)的性能，主要包括力學(xué)性能、物理性能和化學(xué)性能。 工藝性能： 指在制造機(jī)械零件的過(guò)程中，材料適應(yīng)各種冷、熱加工和熱處理的性能。 金屬材料 力學(xué)性能 包括 鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、沖壓性能、切削加工性能和熱處理工藝性能 等。 指材料在外力作用下表現(xiàn)出來(lái)的性能，主要有 彈性、剛度、強(qiáng)度、塑性、硬度、沖擊韌度 和 疲勞強(qiáng)度 等。 第一節(jié) 強(qiáng)度與塑性 化工學(xué)院 一、材料的拉伸曲線 OE段：直線、彈性變性 EP段：曲線、彈性變形 +塑性變形 F1點(diǎn)： 出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即試樣局部截面明顯縮小試樣承載能力降低，拉伸力達(dá)到最大值，試樣即將斷裂。 PS段：水平線（略有波動(dòng)）明顯的塑性變形屈服現(xiàn)象，作用的力基本不變，試樣連續(xù)伸長(zhǎng)。 SB曲線：彈性變形 +均勻塑性變形 第一章 工程材料的力學(xué)性能 σb 抗拉強(qiáng)度； σp 比例極限 σs 屈服點(diǎn)； σe 彈性極限 化工學(xué)院 彈性是材料即刻恢復(fù)原狀，不產(chǎn)生永久變形的性能。 剛度表征材料彈性變形抗力的大小。 二、彈性、強(qiáng)度和剛度 彈性模量 E =σ /? 167。 11 剛度、強(qiáng)度與塑性 ε ： 材料在應(yīng)力作用下產(chǎn)生的的應(yīng)變 符號(hào)： ζ材料產(chǎn)生彈性變形現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力 E： 衡量材料產(chǎn)生彈性變形難易的指標(biāo) 總結(jié)： E越大，使材料產(chǎn)生一定量彈性變形應(yīng)力越大，說(shuō)明材料的剛度越大。 E取決于材料本身，合金化、熱處理、冷熱加工對(duì)它影響很小，室溫下，鋼的E大都在 105~ 105MPa。彈性模量隨著溫度的升高而逐漸降低。 南山學(xué)院 強(qiáng)度指材料抵抗塑性變形和斷裂的能力 。 三、強(qiáng)度的指標(biāo) 抗拉強(qiáng)度 指試樣拉斷前所承受的最大拉應(yīng)力。 其物理意義是在于它反映了最大均勻變形的抗力 。 屈服點(diǎn) σb = Fb/S0 當(dāng)材料的內(nèi)應(yīng)力 σ ＞ σb時(shí)，材料將產(chǎn)生斷裂。 σb常用作脆性材料的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。 符號(hào)： ζs 材料產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的最小應(yīng)力 σs = Fs/S0 Fs： 試樣屈服時(shí)所承受的拉伸力（ N） S0 ：試樣原始橫截面積（ mm） 167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 三、塑性指標(biāo) 塑性是材料在靜載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的能力。評(píng)定指標(biāo)是斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率。 斷后伸長(zhǎng)率 斷面收縮率 指試樣拉斷后標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比。 指試樣拉斷后縮項(xiàng)處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比。 δ=(L1L)/L x 100% L:標(biāo)距（本實(shí)驗(yàn) L=100） L1:拉斷后的試件標(biāo)距。將斷口密合在一起，用卡尺直接量出。 Ψ =(A0A1)/A0 x 100% A0:試件原橫截面積。 A1:斷裂后頸縮處的橫截面積，用卡尺直接量出。 167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 硬度 化工學(xué)院 引言： 定義： 指材料局部表面抵抗塑性變形和破壞的能力。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)，其物理含義與試驗(yàn)方法有關(guān)。 硬度的測(cè)試方法 （ 1）布氏硬度 （ 2）洛氏硬度 （ 3）維氏硬度 （ 4）肖氏硬度 167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 布氏硬度試驗(yàn) （ 布氏硬度計(jì) ） 原理 :用一定直徑的球體（淬火鋼球或硬質(zhì)合金球）以相應(yīng)的試驗(yàn)力壓入待測(cè)材料表面，保持規(guī)定時(shí)間并達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后卸除試驗(yàn)力，測(cè)量材料表面 壓痕直徑 ，以計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)方法。 布氏硬度值 用球面壓痕單位面積上所承受有平均壓力表示。 如： 120HBS 500HBW 測(cè)量范圍 用于測(cè)量 灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼、非鐵金屬及非金屬材料等 . 一、布氏硬度 優(yōu)缺點(diǎn) （ 1） 測(cè)量值較準(zhǔn)確，重復(fù)性好，可測(cè)組織不均勻材料（鑄鐵） （ 2）可測(cè)的硬度值不高 （ 3） 不測(cè)試成品與薄件 （ 4） 測(cè)量費(fèi)時(shí)，效率低 167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 一、布氏硬度 222FH B =D D D d? （ ）222FH B = 0 .1 0 2 D D D d? （ ）222FH B = 0 . 1 0 2D D D d? （ ）當(dāng)試驗(yàn)壓力的單位為 N時(shí)，則 222FH B = 0 .1 0 2 D D D d? （ ）167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 洛氏硬度試驗(yàn) （ 洛 氏 硬度計(jì) ） 原理 : 用金剛石圓錐或淬火鋼球，在試驗(yàn)力的作用下壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定時(shí)間后卸除試驗(yàn)力，用測(cè)量的殘余壓痕深度增量來(lái)計(jì)算硬度的一種壓痕硬度試驗(yàn)。 洛氏硬度值 用測(cè)量的殘余壓痕深度表示?？蓮谋肀P(pán)上直接讀出。 如： 50HRC 測(cè)量范圍 用于測(cè)量 淬火鋼、硬質(zhì)合金 等材料 . 二、洛氏硬度 優(yōu)缺點(diǎn) （ 1） 試驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便、迅速 （ 2） 壓痕小，可測(cè)成品，薄件 （ 3） 數(shù)據(jù)不夠準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)三點(diǎn)取平均值 （ 4） 不應(yīng)測(cè)組織不均勻材料，如鑄鐵。 167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 維氏硬度試驗(yàn) 原理 :用 夾角為 136176。 的金剛石四棱錐體壓頭，使用很小試驗(yàn)力 F（ ）壓入試樣表面，測(cè)出壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度 d。 維氏硬度值 用壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度表示。 如： 640HV。 測(cè)量范圍 常用于測(cè)薄件、鍍層、化學(xué)熱處理后的表層等。 三、維氏硬度 優(yōu)缺點(diǎn) （ 1） 測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)用范圍廣（硬度從極軟到極硬） （ 2） 可測(cè)成品與薄件 （ 3） 試樣表面要求高，費(fèi)工。 167。 11 靜載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 化工學(xué)院 167。 12 動(dòng)載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 由于許多機(jī)械零件在動(dòng)載荷下工作，材料對(duì)動(dòng)載荷的抗力就不能用簡(jiǎn)單地用靜載荷力學(xué)性能指標(biāo)來(lái)衡量。動(dòng)載荷主要有兩種形式：一是載荷以較高的速度施加到零構(gòu)件上，形成沖擊。一般用沖擊韌度來(lái)衡量；二是載荷的大小和方向做周期性的變化，形成交變載荷，用疲勞強(qiáng)度來(lái)衡量。 一、沖擊韌度（ａ KU） 化工學(xué)院 167。 12 動(dòng)載荷時(shí)材料的力學(xué)性能 由于許多機(jī)械零件在動(dòng)載荷下工作，材料對(duì)動(dòng)載荷的抗力就不能用簡(jiǎn)單地用靜載荷力學(xué)性能指標(biāo)來(lái)衡量。動(dòng)載荷主要有兩種形式：一是載荷以較高的速度施加到零構(gòu)件上，形成沖擊。一般用沖擊韌度來(lái)衡量；二是載荷的大小和方向做周期性的變化，形成交變載荷，用疲勞強(qiáng)度來(lái)衡量。 一、沖擊韌度（ａ K） 工程上，用一次擺錘沖擊彎曲試驗(yàn)來(lái)測(cè)定材料抵抗沖擊載荷的能力。沖擊韌性是在沖擊載荷作用下，材料抵抗沖擊力的作用而不被破壞的能力。 ?有些機(jī)件在