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材料性能学1PPT课件

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材料的性能PPT课件

材料的性能PPT课件
1、布氏硬度HBW
压头 符号
淬火钢球 HBS
硬质合金球 HBW
范围 应用
HB≤450 退火和正火钢、铸铁、有色金属等软材料
HBW≤650 布氏硬度值≤650HBW的材料
优点：重复性强，测量误差小。具有较高的测量精度。数据稳定。 缺点：压痕大，测量费时，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于：较软材料，如铸铁、退火或正火钢及有色金属的硬度
e (c)
（a）无塑性变形的脆性材料（如铸铁、陶瓷） （b）有明显屈服点的塑性材料（如低碳钢）
（c）没有明显屈服点的塑性材料（如退火铝合金、高碳钢）
2021
4
弹性模量E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
EtgR(MP)a
e
弹性模量大小主要取决于材料的本性，强化材料的手段如热处理、冷热加 工、合金化等对弹性模量影响很小。可通过增加横截面积或改变截面形状 来提高零件的刚度。
A > 5% 时，有颈缩，为塑性材料 ④用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。
生产中，为了提高安全性，都要求零件具有一定的塑性。一 般，A达5％或Z达10％的材料，即可满足大多数零件的使 用要求。
2021
8
（四）硬度
材料抵抗表面局部塑性变形的能力。是表征材料力学性能的综合参数。 一般，硬度↑强度↑耐磨性↑塑性↓
在静载荷下
➢ 强度、塑性 ➢ 硬度：布氏硬度、洛氏硬度等 在冲击载荷下 ➢ 冲击韧度 在交变载荷下 ➢ 疲劳强度
载荷
2021
2
（一）弹性与刚度
应力R( ) = F/S0 应变e() = (l-l0)/l0
静 载 拉 伸 试 验 机
拉伸试样
2021

1材料的性能PPT课件

1材料的性能PPT课件
第31页/共37页
材料的高、低温力学性能
1．高温机械性能
材料在高温下机械性能的一个重要特点就是产生蠕变。 蠕变是指材料在长时间的恒温、恒载荷作用下缓慢地产
生塑性变形的现象。由于蠕变变形而最后导致金属材料 的断裂称为蠕变断裂。
第32页/共37页
材料的高、低温力学性能
2．低温机械性能
• 材料的冲击韧性随温度下 降
（3）屈服强度s
s
Fs S0
材料产生屈服现象时
的最小应力
第11页/共37页
静载时材料的力学性能
有的材料的屈服强度
0.2
不明显，规定使用条
件屈服强度0.2（残余 变形量为0.2%时的应
力值）来标定
屈服强度反映材料抵抗永久变形的能力，是最重 要的零件设计指标。
第12页/共37页
静载时材料的力学性能
1、强度
（4）抗拉强度b 抗拉强度b：材料断裂前所承受 的最大应力值。
b
Fb S0
抗拉强度反映材料抵抗断裂破坏的能力，也是零件 设计的材料评价的重要指标。
第13页/共37页
静载时材料的力学性能
2、塑性
塑性：材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标。
伸长率： lk l0 100% F
优点：操作简便，压痕小，
适用范围广。
缺点：重复性差
钢球压头与 金刚石压头
第19页/共37页
洛氏硬度压痕
特别提示
•
零(构)件服役的环境是多种多样的，对于工程上的零部件绝大多数是
承受动载荷的作用，如汽车发动机里的连杆、曲轴等部件就是这种情况。因此。
研究材料的动载力学性能才能接近实际情况。以便为解决实际工程问题提供了

材料的性能 ppt课件[001]

材料的性能 ppt课件[001]
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
第一节 材料的力学性能
定义：指材料在外力的作用下所表现出来的特性。
材料在静载荷下的力学性能
➢ 强度、塑性 ➢ 硬度
材料在冲击载荷下的力学性能
➢ 冲击韧性
材料在疲劳载荷下的力学性能
➢ 疲劳强度
一、强度和塑性
强度 ( strength )
指材料在外力的作用下，抵抗变形和破断的能力。
耗的冲击功AK ，单位为J/cm2 aK值越大↑，表示材料的冲击韧性越好↑。
测定方法：一次摆锤冲击试验法
一次摆锤冲击试验
材料的性能
冲击功：
Akmg (Hh)
冲击韧性：
ak
Ak s0
(J
/cm2)
应用
评价材料冶金质量和锻造及热处理的缺陷； 与屈服强度结合用于一般零件抗断裂设计； 测量金属材料的冷脆转变温度。T↓，ak急剧↓，韧性→脆性。
➢ σS(σ0.2)<σ<σb时，材料产生明显 塑
性变形；
➢ σ>σb时，零件产生裂纹，最终断裂。
零件设计和选材的一般原则
➢ 对工作条件不允许有微量塑性变形的零件，
根据弹性极限σe选材，如精密弹簧、炮筒。
➢ 对工作条件不允许发生明显塑性变形的零件
或构件，根据屈服强度值σs(σ0.2)选材，大多 数机器可以预防事故发生。
❖ 冷脆转变温度越低↓，材料的低 温冲击韧性愈好↑。
❖ aK 值一般不直接用于计算。 原因：
不 同 材 料 的 aK 值 可 以 是 相 同 的 。
材料的使用温度应高于其冷脆转变温度。
Titanic沉没原因：与船体材料的质量直接有关。
冰山撞击船体产生断裂！

《材料性能学,》PPT课件

《材料性能学,》PPT课件

31
过载循环周次离疲劳曲线 越近，对疲劳强度或寿命 的损伤越大；应力越高， 开始发生过载损伤的循环 周次就越少。
界线越陡，区域越窄，材 料抵抗疲劳过载的能力就 越强。
宁可选用σ-1低一些，也 要选过载区窄的材料。
2022/2/15
河海大学机电工程学院
32
四、疲劳缺口敏感性
静载时，应力集中使局部应力超过材料的屈服强 度产生塑性变形。只要材料有足够的塑性，缺口 造成的应力集中作用就不明显；只要塑性变形不 太大，就不会产生多大的影响。
一般qf随着材料强度的增加 而增大：
结构钢：qf=0.6~0.8 球铁： qf=0.15~0.25 灰铸铁：qf=0~0.05
2022/2/15
河海大学机电工程学院
36
五、疲劳裂纹扩展速率及门槛值
在一定应力比r和应力幅 △σ条件下，试样经N次 循环后，测裂纹长度a。 作出a—N的关系曲线。
当裂纹长大到临界ac时 ，裂纹失稳扩展，试样 断裂。
➢应力状态：弯曲疲劳、扭转疲劳、拉压疲劳、接触疲劳； ➢应力高低和断裂寿命：
高周疲劳（低应力疲劳，N>105，σ<σs）； 低周疲劳（高应力疲劳、应变疲劳， N= 102 ~105 ， σ>=σs ）
2022/2/15
河海大学机电工程学院
10
疲劳断口的宏观特征
三个特征区：
➢ 疲劳源
光亮
疲劳裂纹萌生的策源地，多在表面 来源：缺口、裂纹；冶金缺陷；数目：应力大小
机件在疲劳失效前的工作时间（次数）。
主要影响因素：循环应力
2022/2/15
河海大学机电工程学院
9
疲劳破坏的特点
与静载、一次性冲击加载比较：

材料的性能ppt课件

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28
.
作业题 见公共邮箱：
29
.
The End
30
.
1.1 力学性能——硬度——布氏硬度
痕布
淬火钢球：用以测定硬度
氏 硬
<450的金属材料，硬度值用HBS表
度
示；
压
硬质合金球：用以测定硬
度在450～650之间的材料，其硬度
值用HBW表示；
➢如：120HBS表示用淬火钢球测得的布氏硬度值为
120；
➢优缺点：较高的测量精度，反映材料的平均性能，
与11 σ0.2.有存在一定的经验关系；不能测定高硬度材料。
比例弹性变形
Байду номын сангаас
抗拉强度： σb=Fb/Ao
试样在断裂前所能
承受的最大应力
o 5
.
ε 应变：单位长度的伸长量，ε=Δl/l0
1.1 力学性能——低碳钢拉伸曲线
弹性模量E：材料在弹性范围 σ
内，应力与应变的比值，E=σ/ε，E 标志材料抵抗弹性变形的能力，用
σ0.2
b
以表示材料的刚度； a
名义屈服强度σ0.2 ：
8
.
1.1 力学性能——硬度
种 布氏硬度HB，Brinell hardness 类 洛氏硬度HR，Rockwell hardness
维氏硬度HV，Vickers hardness
9
.
1.1 力学性能——硬度——布氏硬度
10
.
布氏硬度值是外力除以压痕球冠表 面积；
在实际操作中，不需计算，用刻度 放大镜测出压坑直径d，然后查表。
流动性、收缩性、 偏析。
22
.
1.3 工艺性能——锻造性能

材料的性能PPT课件

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切削参数
切削速度、进给量和切削深度等切削参数对于金属的切削加工性有重要影响。合理的切削 参数可以提高加工效率、降低成本并延长刀具使用寿命。
06
材料性能的影响因素与改善途径
化学成分的影响
元素种类与含量
01
不同元素对材料性能有不同影响，如增加强度、硬度、耐腐蚀
性等。
合金化
02
通过添加合金元素，改善材料的力学性能、物理性能和化学性
电阻率
材料对电流的阻碍程度， 高电阻材料可用于绝缘体 等。
磁学性能
磁化率
磁导率
材料在磁场作用下的磁化程度，反映 材料的磁性。
材料对磁场的响应程度，高磁导材料 可用于电磁铁等。
矫顽力
去除磁场后，材料保持磁化状态的能 力。
光学性能
折射率
光线在材料中传播速度 与真空中传播速度的比 值，影响透镜等光学元
热学性能
01
02
03
热容
材料吸收或放出热量时， 温度变化的程度，反映材 料储存热能的能力。
热导率
材料传导热量的能力，高 导热材料可用于散热器等 。
热膨胀系数
材料在温度变化时，体积 或长度的变化程度。
电学性能
电导率
材料传导电流的能力，高 电导材料如铜、银等用于 导线。
介电常数
材料在电场作用下的极化 程度，影响电容器等电子 元件的性能。
塑性
金属材料在载荷作用下，产生塑 性变形（永久变形）而不破坏的 能力。
硬度与韧性
硬度
材料局部抵抗硬物压入其表面的能力 。
韧性
材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力。
疲劳与蠕变
疲劳
材料在交变应力作用下发生的性能变化。

《材料的性能》课件

《材料的性能》课件

散射
材料对光线的扩散和传播方式。
总结
各种性能之间相互关联，综合考虑才能选择适合的材料。案例分析将帮助您 更好地理解和应用这些性能。
《材料的性能》PPT课件
材料的性能对于各行各业都至关重要。本课件将为您详细介绍材料的各种性 能及其重要性，以帮助您选择适合的材料。
概述
1 什么是材料的性能？
性能是材料在特定条件下所表现的特点和能力。
2 材料的性能为什么重要？
性能直接影响材料的应用范围、可靠性和效率。
机械性能
抗拉强度
材料抵抗拉伸力的能力，可用于评估其强度。
延展性
材料的可塑性和拉伸程度，对其变形能力和 应用性能很重要。
硬度
材料对压力或划痕的抵抗能力，决定其耐久 性和使用寿命。
弯曲强度
材料在受力情况下的耐弯曲和折叠性能。
物理性能
密度
材料的质量与体积 的比例，影响其重 量和使用范围。
熔点
材料从固态到液态 的熔化温度，决定 其可加工性和耐高 温性。
热膨胀系数下传导热量的能力。
热容量
2
材料吸热或放热的能力，用于计算温
度变化后的热量。
3
相变温度
材料在温度变化下从一种相变为另一
蒸发热
4
种相的温度。
液体转变为气体时所需吸收或释放的 热量。
光学性能
反射率
材料对入射光线进行反射的能力。
透过率
材料对光线透过的能力。
折射率
材料对光线折射的程度。
材料随温度变化时 的体积膨胀或收缩 程度。
热导率
材料传导热量的能 力，影响其导热性 和散热效率。
化学性能
腐蚀性
材料对外界环境中腐蚀剂 的抵抗能力，决定其耐久 性和使用寿命。

材料性能学PPT课件

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第二章
1.非理想弹性变形（概念）
滞弹性、伪弹性、内耗
2.塑性变形
塑性变形——加工硬化/形变硬化/应变硬化 实际应用意义所在Βιβλιοθήκη 第三章1.断裂类型
解理断裂、微孔聚集断裂各自微观断口特征
解理断裂:解理台阶，河流花样，舌状花样
微孔聚集断裂 断口上分布大量“韧窝”
韧窝形状受一些因素的影响
韧窝形状：视应力状态不同而异 有三类：等轴韧窝、拉长韧窝和撕裂韧窝。 1）等轴状韧窝： 微孔在垂直于正应力的平面上各方向长大倾向相
材料性能学
复习
第一章
1.拉伸曲线
要求会画各种材料的拉伸曲线，会在曲线上标出 力学性能指标
典型的塑性材料
低中碳退火态材料 40,45,20等
几乎无塑性 铸铁
多数材料介于这两者之间
2.各种性能指标的意义及表示方法
弹性、塑性、
3.其他载荷下的力学性能
应力状态软性系数、压缩曲线、扭转曲线
4.硬度
HB、HR、HV用途，课后题19
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
2.什么是韧脆转变现象
3.断裂韧度
KI、KIC意义以及表达式 断裂韧度工程应用
1.变动应力
第四章
2.S-N曲线绘制及疲劳极限
3.疲劳缺口敏感度
第五章
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真实应力
SF PF P o F A o 1
真应变e
e
l
d e
d llnl
lnl ()
l l0
l0
假定变形过程体积不变，真应力和真应变之间 存在如下关系：
S(1)
e1 ,1 ee
材料性能学
均匀塑性变形阶段的真应力-真应变曲线—— 流变曲线，
S ken
n值越大，变形时的强 化效果越明显
材料性能学
按材料在拉伸断裂前是否发生塑性变形，将 材料分为脆性材料和塑性材料两大类。脆性材 料在拉伸断裂前不产生塑性变形, 只发生弹性 变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆塑 性变形。
高塑性材料拉伸特征：
（1）拉伸断裂前产生均匀的伸长，
（2）发生颈缩现象，且塑性变形量大。
材料性能学
低塑性材料拉伸特征：
在拉伸断裂前只发生均匀伸长，不发生颈缩， 且塑性变形量较小。
概况一
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概况二
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概况三
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材料性能学
三、本章内容 实验条件：
光滑试件，室温大气介质，单向单调拉伸 载荷 研究内容：
测定不同变形和硬化特性的材料的应力应变曲线和拉伸性能参数。了解不同材料的性 质。
三 影响弹性模量的因素 1 键合方式和原子结构 结合力强的弹性模量较大。 化学键>物理键
共价键、金属键、离子键>分子键、氢键 E也呈现周期性
材料性能学
2 晶体结构的影响
单晶体呈现各向异性；多晶体呈现各向同性— 伪等向性
单晶：呈现各向异性；最大值与最小值相差可 达四倍。（钨除外，皆为384600MPa）
材料性能学
板状试件: 试 件 的 标 距 长 度 l0 应 满 足 下 列 关 系 式 ：
l0=5.65A01/2或11.3A0 1/2 ； 具体标准：GB 6397－86
2.拉伸实验中注意的问题 a.拉伸加载速率较低,俗称静拉伸试验。 b. 拉伸试验机带有自动记录或绘图装置，记
录或绘制试件所受的载荷P和伸长量Δl之间 的关系曲线;
构成材料的原子（离子）或者分子自平衡位置产 生可逆位移
金属、陶瓷：晶格节点的离子在力的作用下在平 衡位置附近产生微小的位移。
橡胶类高聚物：卷曲的分子链在力下伸展。
材料性能学
金属弹性变形的物理本质 FfFab0 nm
rm rn
材料性能学
二 弹性常数 弹性模量：E = 2 (1+ )G
E： 正弹性模量（杨氏摸量） ：柏松比 G：切弹性模量 弹性模量的含义： 单位应变时的弹性应力，即，产生100％弹 性变形所需要的应力。
第二节 弹性变形及其性能指标
一 弹性变形的本质 弹性变形：外力去除后能够消失的那一部分变形。 弹性变形的特点：具有可逆性。
弹性变形涉及构件刚度——构件抵抗弹性变形的 能力。与两个因素相关：
构件的几何尺寸 材料弹性模量
材料性能学
金属、陶瓷或结晶态高聚物弹性变形： 应力和应变在弹性变形范围内具有单值线性关系。 橡胶态高聚物：应力和应变不呈明显的线性关系。 弹性变形的本质：
3 化学成分的影响
合金的弹性模量随着组成元素的性质、结构和 组织状态变化而变化。
探讨材料弹性变形、塑性变形及断裂行为 的基本规律及其与材料组织结构的关系。
材料性能学
第一节 力－伸长曲线和应力应变曲线
一、 拉伸试件的形状和尺寸
常用的拉伸试件:
为了比较不同尺寸试样所测得的延性,要求试样
的几何相似，
l0／A01/2要为一常数．其中
A0为试件的初始横截面积。
光滑圆柱试件:
试件的标距长度l0比直径d0要大得多；通常， l0=5d0（短试样）或l0=10d0（长试样）
材料性能学
抗拉强度b： 试件断裂前所能承受的最大工程应力，以前
称为强度极限。取拉伸图上的最大载荷，即对应 于b点的载荷除以试件的原始截面积，即得抗拉 强度之值，记为σb
σb = Pmax／A0
延伸率 断面收缩率ψ
LK L0 10% 0
L0 AK A0 10% 0
A0
材料性能学
材料性能学
四 真实应力应变曲线
材料性能学
二、力——伸长曲线 拉伸图——加载后标距间的长度变化量l 载荷P关系曲线，又称力——伸长曲线
1 低碳钢的变形过程
2 .0
b
1 .5
Pe Pp
Ps
Pm
Pb
1 .0
Load / KN
0 .5
0 .0
0 .0
0 .5
1 .0
1 .5
2 .0
D istance/ m m
材料性能学
2 材料分类：
材料性能学
工程上把弹性模量E、G称做材料的刚度，它表 示材料在外载荷下抵抗弹性变形的能力。是结 构材料的重要性能指标。
航空航天领域结构材料在保证刚度的同时要求 较轻的质量，采用“比弹性模数”——E/ρ或 者E/ ρ 2。
材料性能学
晶格类型 面心立方
体心立方 六方
金属
Al Cu Au Ag Fe W Mg ZnE（M来自a）单晶体最大值
最小值
28400
24500
74500
30600
42000
18800
43700
19300
115800
59900
151400
151400
18200
16700
48700
27300
多晶体
26100 48300 27000 20300 81600 160600 17300 39400
材料性能学
3 典型的拉伸曲线
材料性能学
三 工程应力一工程应变曲线
材料性能学
工程应力——应变曲线确定材料的力学性能指标 弹性模量E: 单纯弹性变形过程中应力与应变的 比值。 屈服强度s：
对于拉伸曲线上有明显的屈服平台的材料，塑 性变形硬化不连续，屈服平台所对应的应力 即为屈服强度，记为s
s = Ps / A0
E（Mpa）
单晶体
最大值
最小值
76100
63700
191100
66700
116700
42900
115100
43000
272700
125000
384600
384600
50600
42900
123500
34900
多晶体
70300 129800 78000 82700 211400 411000 47700 100700
材料性能学
第一章 材料的静拉伸力学性能
一、拉伸性能:
前言
通过拉伸试验可测材料的弹性、、、和韧度等
重要的力学性能指标，它是材料的基本力学性
能。
二、拉伸性能的作用、用途：
a.在工程应用中，拉伸性能是结构静强度设计
的主要依据之一。
b.提供预测材料的其它力学性能的参量，如抗
疲劳、断裂性能。
材料性能学
整体概述