第1章材料的力学性能

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1、第1章 材料的力学性能 材料的性能是评价和选择材料的依据。 学习材料课，应当熟悉各种常用材料的性能。1.1材料性能的分类 材料的性能使用性能工艺性能 材料的力学性能1.1材料的性能的分类1.1.1使用性能力学性能（机械性能）物理性能强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等密度、电导率、磁导率等化学性能抗氧化性、抗腐蚀性等 材料的力学性能1.1材料的性能的分类1.1.2工艺性能（加工的难易性）切削性能（可切削性）锻压性能（塑性）铸造性能焊接性能（可焊性） 材料的力学性能1.2基本概念和术语1.2基本概念和术语力学性能材料受载荷作用时表现出的与变形、断裂相关的一系列性能。载荷材料（或零件、构件）所受的力

2、（N）或应力。应力材料（或零件、构件）的单位面积上所受的力（N/m2)。 应力的单位：Pa， 1Pa = 1N/m2 MP， 1MPa =106 Pa = 1N/mm2 材料的力学性能1.2基本概念和术语静载荷大小和方向都不随时间改变或缓慢变化的载荷。动载荷大小或方向随时间改变的载荷。 载荷 载荷 冲击载荷 交变载荷 时间 时间 静载荷 动载荷 材料的力学性能1.2基本概念和术语材料受载荷作用时可能发生的现象：2.断裂脆性断裂韧性断裂1.变形弹性变形塑性变形 材料的力学性能1.3拉伸试验1.3.拉伸试验 通过拉伸试验可以测定材料的强度、刚度和塑性。 材料的力学性能1.3拉伸试验oe段：弹性变形

3、，伸长量与L与拉力F成正比。S平台：屈服现象，开始塑性变形。Sb段：均匀塑性变形。bk段：颈缩（局部塑性变形）K点：断裂 低碳钢拉伸曲线F拉力 L伸长量 材料的力学性能1.4强度1.4 强度 强度材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形和断裂的能力。1. 屈服强度s 材料受静载荷作用时，抵抗塑性变形的能力。 MPa 0SsSF 材料的力学性能1.4强度 如果材料所受的载荷达到或超过其屈服强度，材料就会发生塑性变形。 在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作载荷低于零件材料的屈服强度（工作s），否则零件就会发生塑性变形而失效。 材料的力学性能1.4强度2. 抗拉强度（强度极限）b 材料受静载荷作用时，

4、抵抗断裂的能力。 MPa 0bbSF 材料的力学性能1.4强度 如果材料所受的载荷达到或超过其抗拉强度，材料就会发生断裂。 在设计和使用机器零件时，必须保证零件的工作载荷低于零件材料的抗拉强度（工作b），否则零件就会发生断裂而失效。 材料的力学性能1.5刚度1.5 刚度 刚度材料受静载荷作用时，抵抗弹性变形的能力。 衡量刚度大小的指标是弹性模量E。在拉伸曲线上，E体现为oe 段的斜率。 材料的力学性能1.5刚度 常用材料的弹性模量E/MPa 在一定的载荷作用下，弹性模量（E）大的材料发生的弹性变形比较小。 材料的弹性模量是一个常数，不会因热处理、合金化等外部条件而改变。铁镍钛铝铜镁214000

5、2100001180107200013240045000 材料的力学性能1.6塑性1.6 1.6 塑性塑性 塑性材料在受载荷作用时，发生永久性变形的能力。 衡量材料塑性好坏的指标有两个：伸长率和断面收缩率。1.延伸率 延伸率又称伸长率，是试样被拉断后，塑性伸长量与试样原始标距长度的百分比：%100LLL001 材料的力学性能1.6塑性2. 断面收缩率 断面收缩率是试样被拉断后，颈缩处的横截面积收缩量（S0-S1）与原始横截面积S0之百分比： %100SSS 010 材料的力学性能1.6塑性 材料的、值越大，表明其塑性越好。 塑性在工程上的实用意义：1）塑性是变形加工（锻压）的条件。塑性较好的材