第一節金屬材料的力學效能

2021-03-04 09:36:40 字數 1875 閱讀 5136

複習提問,溫故知新。(5分鐘)

使用效能:指材料在使用過程中所表現的效能,主要包括力學效能、物理效能和化學效能。

工藝效能:指金屬材料在加工過程中表現的效能。

引入新課:

在等長等粗的一根粉筆和一條橡皮泥上掛吊相同的砝碼;用手指輕彈粉筆和橡皮泥。

一:力學效能

金屬材料的力學效能:金屬在外力作用時表現出來的效能。

主要包括:強度、硬度、塑性、韌性、和疲勞強度等效能。

在機械裝置及工具的製造中,選用金屬材料時,大多以力學效能為主要依據。

二:拉伸試驗過程分析

1、試驗前在試棒上打出標距

按國標規定標準拉伸試樣可分為:

1) 板形試樣:原材料為板材或帶材

2) 圓形試樣:長試樣l0=10d0, (長圓柱) 其中:l0為試樣標距,d0為試樣直徑

短試樣l0=5d0 (圓柱)

2、材料的拉伸曲線

彈性變形階段,屈服階段,變形強化階段,勁縮與斷裂階

1、oe段:直線、彈性變形

2、es段:曲線、彈性變形+塑性變

3、s s』段:水平線明顯的塑性變形屈服現象,作用的力基本不變,試樣連續伸長。

4、s』b曲線:彈性變形+均勻塑性變形

5、b點:出現縮頸現象,即試樣區域性截面明顯縮小試樣承載能力降低,拉伸力達到最大值,試樣即將斷裂。

分析拉伸曲線

1、彈性變形階段:

f<fe

2、彈塑性變形階段:fe<f<fs

3、屈服點

載荷增加到s點時,拉伸曲線出現鋸齒形平台,即載荷

在基本保持不變的情況下試樣繼續產生塑性伸長,

這種現象叫屈服。s點叫屈服點。

4、塑性變形階段 fs<f<fb

5、頸縮現象 f=fb

6、斷裂頸縮產生後,金屬材料繼續變形,所需載荷下降,時試樣在頸縮處斷裂。

f=fk

通過拉伸試驗測得的效能指標

剛度、 強度〈屈服強度塑性伸長率

抗拉強度斷面收縮率

三、強度

金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力稱為強度。

按外力作用的性質不同,分為:

屈服強度s 、抗拉強度b 、抗壓強度b c、抗剪強度τb等

1、屈服點與屈服強度

屈服強度可分為:上屈服和下屈服

金屬材料開始產生屈服現象時的最低應力值稱為屈服點

用符號rel 表示。

rel =fb/so

式中fb—試樣發生屈服時的載荷(n);

so—試樣的原始橫截面積(mm2)。

工業上使用的某些金屬材料,如高碳鋼、鑄鐵等,在拉伸過程中,沒有明顯的屈服現象,無法確定其屈服點rel ,按gb/t2228規定,可用屈服強度σ0.2來表示該材料開始產生塑性變形時的最低應力值。屈服強度為試樣標距部分產生0.

2%殘餘伸長時的應力值,

2、抗拉強度

金屬材料在斷裂前所能承受的最大應力值稱為抗拉強度,用符號rm表示。

rm=fb/so

式中 fb—試樣在斷裂前所承受的載荷(n);

so—試樣原始橫截面積(mm2)。

四、塑性

塑性:材料在載荷作用下產生不可逆永久變形而不被破壞的能力

塑性變形:材料在載荷作用下消失後留下來的這部分不可恢復的變形

(1)斷後伸長率:是指試樣拉斷後的標距伸長量δ l 與原始標距l 0之比。

δ=(l1- l0)/l0 x 100%

l0 :原始標距長度

l1:拉斷後標距長度。將斷口密合在一起,用卡尺直接量出。

(2)斷面收縮率: 是指試樣拉斷處橫截面積的收縮量δ s與原始橫截面積s0之比。

ψ=(s0-s1)/s0 x 100%

s0:試件原橫截面積。

s1:斷裂後頸縮處的橫截面積,用卡尺直接量出。

金屬材料的力學效能

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