资源预览内容
第1页 / 共60页
第2页 / 共60页
第3页 / 共60页
第4页 / 共60页
第5页 / 共60页
第6页 / 共60页
第7页 / 共60页
第8页 / 共60页
第9页 / 共60页
第10页 / 共60页
亲,该文档总共60页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
主讲:江星莹,工程材料及成形技术,联系方式:,Cell:18960871818 QQ:40341178 Email:,第一章 绪 论,课程内容,金属材料及其应用 金属材料成形 非金属材料及其成形 工程材料设计,引:,机械制造的一般生产过程:,一、材 料,制造物品所需的原料。 经过某种加工(开采、运输),具有一定的组分、结构和性能,适用于一定用途的物质。 材料的利用和发展构成了人类文明史的里程碑。 材料、信息和能源是现代科技的三大支柱。,二、工程材料及分类,工程技术中应用的材料,工程机械装备的重要构成。 分类:金属(钢铁、非铁) 非金属(塑料、陶瓷) 复合材料,尼龙齿轮,镁合金汽车轮毂,三、成形技术,通过一定工艺、手段使材料具备某种形状,以便加工成装备部件的方法。 液态成形、塑性成形、连接成形,四、课程的学习要求,能根据机器零件的形状尺寸、使用条件和技术要求,合理选择材料,确定科学的成形方法,拟定经济的制造工艺。 例:齿轮,教材及参考资料,金属材料及其应用,金属材料的主要性能 金属材料的组织结构 钢铁材料的改性处理 钢铁材料的应用 非铁金属材料及应用,第 一 篇,第一章 金属材料的主要性能,(1)使用性能: 力学性能 物理性能 化学性能,(2)工艺性能: 切削加工性能 液态成形性能 塑性成形性能 焊接成形性能 热处理性能,材料的性能:使用性、工艺性,第一节 金属材料的力学性能,力学性能:金属在外力作用下所表现出的性能。,一、强度,概念:外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。,抗拉强度拉应力 抗压强度压应力 抗弯强度弯曲应力 抗扭强度扭转应力 抗剪强度剪切应力,类型?,疲劳强度循环、交变应力 高温强度高温环境 低温强度低温环境,16,1、材料拉伸时的力学性能静力拉伸试验,(一)试验条件及试验仪器,1、试验条件:常温(20);静载(极其缓慢地加载);2、试验对象:标准试件圆棒型、板件标准试样 。,17,标准试件:圆截面试件,,,长试样,短试样,标准试件:板试件,长试样,短试样,试验设备:万能试验机,详见国家标准金属材料 室温拉伸试验方法(GB/T 228),该标准详细规定了实验方法和各项要求。,19,材料试验机,An universal testing machine,测量变形的传感器,硬塑料的物性关系曲线,(二)低碳钢试件的拉伸图(PL图),(三)低碳钢试件的应力-应变曲线( - 图),24,(1) 低碳钢拉伸的弹性阶段 (oa段),1、op - 比例段: p - 比例极限,2、pe -曲线段: e - 弹性极限,a,b,25,(2) 低碳钢拉伸的屈服(流动)阶段 (bd 段),滑移线,26,、卸载定律:,、-强度极限,、冷作硬化:,(3)低碳钢拉伸的强化阶段 (dB 段),27,卸载规律:试样加载到超过屈服强度后卸载,卸载线平行OP;若再次加载,加载线沿卸载线上升,因此加载的应力应变关系符合虎克定律。,冷作硬化:材料被预拉到强化阶段,然后卸载, 当再次加载时,比例极限提高但使 塑性降低的现象称为冷作硬化。,如经冷拉处理的钢筋,28,1、延伸率:,2、截面收缩率:,3、脆性、塑性及相对性,(4)低碳钢拉伸的颈缩(断裂) 阶段 (B f 段),屈服极限:,抗拉强度:,e,E,1)弹性阶段,2)屈服阶段,3)强化阶段,2、强度指标,屈服点s和抗拉强度b是反映材料强度的两个性能指标,也是拉伸试验中需要测定的重要数据。,0.2对应于试样产生0.2%的塑性应变时的应力值为材料的屈服强度,1)对塑性低的材料(如铸铁),没有明显的屈服点,3、其他材料的屈服极限,31,2)无明显屈服现象的塑性材料,此类材料与低碳钢共同之处是断裂破坏前要经历大量塑性变形,不同之处是没有明显的屈服阶段。,图 规定非比例延伸强度,32,3)脆性材料在拉伸时的力学性能,1)灰口铸铁拉伸时的应力-应变关系,它只有一个强度指标且抗拉强度较低;,2)在断裂破坏前,几乎没有塑性变形;,3)关系近似服从虎克定律,并以割线的斜率作为弹性模量。,3、动载疲劳强度,金属材料抵抗循环、交变外力而不破坏的能力 疲劳极限(疲劳强度):材料经N次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值(-1)。 -1 对称弯曲疲劳强度,4、高温强度,高温短时工作高温瞬时强度 高温长期小应力工作高温蠕变 蠕变是指在高温长时间应力作用下,即使所加应力小于该温度下的屈服强度,也会逐渐产生明显的塑性变形的现象 高温长期外力作用高温持久强度,二、塑性,概念:金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力 标定:延伸率、断面收缩率,5%塑性材料 如低合金钢、碳素钢和青铜等 5%脆性材料 如铸铁、混凝土、石料等,n长试样和短试样的标志。延伸率与试样尺寸有关,510( ),延伸率:,断面收缩率:,三、硬度,概念:材料抵抗局部塑性变形的能力 标定:布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度,1、布氏硬度(HB)根据压痕直径,布氏硬度计,标注,150HBS10/1000/30: 10mm淬火钢球在1000kgf载荷作用下,保持30s测得的布氏硬度 为150 200HBS: 10mm淬火钢球在3000kgf载荷作用下,保持10s测得的布氏硬度 为200,特点,适用于硬度较低,对表面要求不大严格的件,如未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻软的轴承合金 试验数据稳定,数据重复性强 对不同材料需更换球体和改变载荷,压痕的测量也较麻烦,因而用于自动检测受到限制,不宜在成品在进行试验,2、洛氏硬度(HR)根据压痕深浅,HR 测量原理图,洛氏硬度计,特点,操作简便迅速,硬度可在表盘上直接读出; 压痕小,可在工件表面进行试验; 采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属和厚薄不一的试样的硬度,因而广泛用于热处理质量的检验; 用不同标尺测得的硬度值之间没有联系,也不能直接进行比较。,3、维氏硬度(HV) 根据压痕的表面积,压头:两相对间夹角为136的金刚石四棱锥体,640HV30/20:30kgf载荷保持20s(1015s不标注),测得的维氏硬度值为640,特点,载荷可以任意选择,而不存在布氏硬度那种P与D之间关系的约束; 硬度统一,精确可靠; 更好地测定薄件或薄层的硬度; 测定麻烦,工作效率不如HR高,不宜成批生产的常规检验。,常用硬度的比较,常用硬度的换算,硬度换算公式,HB和HV: HB400时,HBHV HB400时,HBHV,HR和HB、HV :,钢材硬度换算,b3.4HB (HB=125175)b3.6HB (HB175),HRC2HRA-104 (HRC=2060) HB10HRC(HRC=2060) HB2HRB,钢材强度、硬度换算,四、冲击韧度,概念:金属材料抵抗冲击载荷的能力。,夏比冲击试验机示意图,冲 击 试 样,ak值低脆性材料,断裂时无明显变形,金属光泽,呈结晶状,ak值高韧性材料 ,明显塑变,断口呈灰色纤维状,无光泽,AkG(H-h),温度对冲击韧度的影响,常见金属力学性能,五、物理性能,六、化学性能,金属在常温或高温抵抗各种介质化学作用的能力。,抗氧化性(热稳定性):材料在加热时抵抗氧化作用的能力。(Cr、Si等可提高钢的抗氧化性。),耐腐蚀性:常温下材料抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀的能力。(C钢、铸铁的耐蚀性较差;Ti合金、不锈钢、Al、Cu合金的耐蚀性较好。),七、工艺性能,金属材料适应加工工艺要求的能力 可铸性流动性、收缩性、偏析 可锻性塑性、变形抗力 可焊性碳当量 切削性表面粗糙度、刀具寿命 热处理性能淬透性,重点难点分析:,低碳钢的单向静载拉伸应力-应变曲线 金属的力学性能指标 衡量强度、塑性、硬度的指标 强度与刚度的区别,材料的刚度和零件的刚度的区别 名词解释:疲劳强度、蠕变、复合材料,金属材料力学性能的影响因素?,思考,Eg. 1、室温下铁、铜、镁谁的硬度高? 2、钢和铁谁的硬度高? ,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号