第一章 金屬材料的力學性能,第一節 強度與塑性 第二節 硬度 第三節 沖擊韌度 第四節 疲勞,一、拉伸試驗,在萬能材料實驗機上做拉伸實驗,第一節 強度與塑性,二、強度,金屬材料在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b等。 1、屈服點與屈服強度 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s 表示。 s=Fs/Ao 式中Fs試樣發生屈服時的載荷（N）; Ao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s ，按GB/T2228規定，可用屈服強度0.2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%殘余伸長時 的應力值，即 0.2=F0.2/Ao 式中 F0.2試樣標距產生的0.2%殘 余伸長時載荷（N）； Ao試樣的原始橫截面積（mm2）。,屈服強度的測定,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 b表示。 b=Fb/Ao 式中 Fb試樣在斷裂前所承受的載荷（N）； Ao試樣原始橫截面積（mm2）。,三、塑性,金屬材料的載荷作用下，斷裂前材料發生不可逆久變形的能力稱為塑性。 通過拉伸試驗可測定材料的塑性。 常用的塑性指標有斷后伸長率和斷面收縮率。 =(L1-L0)/L0 =(F0-F1)/F0,第二節 硬度,硬度是指金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。 可用硬度試驗機測定，常用的硬度指標有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和維氏硬度HV。,第三節、沖擊韌度,試驗時，將試樣放在試驗機兩支座上，。把質量為m的擺錘抬到高H，使擺錘具有位能為mHg。擺錘落下沖斷試樣后升至h高度,具有位能為mhg，故擺錘沖斷試樣推動的位能為mHgmhg，這就是試樣變形和斷裂所消耗的功稱為沖擊吸收功AK，即 AK=mg(H-h) 用試樣的斷口處截面積SN（cm2）去除AK（J）即得到沖擊韌度，用ak表示，單位為J/cm2. aK=AK/SN,第四節、疲勞,一、疲勞概念 雖然零件所承受的交變應力數值小于材料的屈服強度，但在長時間運轉后也會發生斷裂，這種現象稱為疲勞斷裂。,對稱循環交變應力,據統計，機械零件斷裂中有80%是由于疲勞引起。,二、疲勞曲線與疲勞極限,試驗證明，金屬材料所受最大交變應力max 愈大，則斷裂前所受的循環周次N（定義為疲勞壽命）愈少，這種交變應力max 與疲勞壽命N的關系曲線稱疲勞曲線或SN曲線 工程上規定，材料經受相當循環周次不發生斷裂的最大應力稱為疲勞極限，以符號-1表示。,鋼鐵材料：107次 非鐵合金：108次,部分工程材料的疲勞極限-1（MPa）,三、提高材料疲勞極限的途徑,1、設計方面 盡量使用零件避免交角、缺口和截面突變，以避免應力集中及其所引起的疲勞裂紋。 2、材料方面 通常應使晶粒細化，減少材料內部存在的夾雜物和由于熱加工不當引起的缺陷。如疏松、氣孔和表面氧化等。 3、機械加工方面 要降低零件表面粗糙度值。 4