1.1.2金属材料的力学性能-冲击韧性、疲劳极限

《汽车应用材料》（第2版）技能训练题模块1 金属材料的性能一、名词解释1.金属的力学性能2.强度3.塑性4.硬度5.冲击韧性6.疲劳强度7.铸造性能8.锻压性能9.焊接性能 10.热处理性能 11.切削加工性能二、填空题1.载荷按照性质不同一般可分为和。

2.金属材料在载荷作用下，形状和尺寸的变化称为变形。

变形一般分为变形和变形。

3.金属材料的力学性能主要包括、、、、等。

4.拉伸低碳钢时，试样的变形可分为、、和四个阶段。

5.通过拉伸试验测得的强度指标主要有强度和强度，分别用符号和表示。

6.金属材料的塑性也可通过拉伸试验测定，主要的指标有和，分别用符号和表示。

7.洛氏硬度采用了不同的压头和载荷组成不同的硬度标尺，常用的洛氏硬度标尺有、和三种，其中应用最为广泛。

8.530HBW5/750，表示用直径的硬质合金球，在kgf（N）的载荷作用下，保持s时测得的硬度值为。

9.工程技术上常用来测定金属承受冲击载荷的能力。

10.材料经过无限次载荷作用而不发生断裂的最大应力，称为疲劳强度，用符号表示。

11.铁和铜的密度较大，称为金属；铝的密度较小，称为金属。

三、选择题1.拉伸试验时，试样在断裂前所能承受的最大应力称为材料的（）。

A．屈服强度B．抗拉强度C．弹性极限2. 测定淬火钢件的硬度，一般常选用（）来测试。

A．布氏硬度计B．洛氏硬度计C．维氏硬度计3．金属材料的（）越好，则其压力加工性能越好。

A．强度 B. 塑性C．硬度4. 运转中的发动机曲轴、齿轮等零部件所承受的载荷均为（）。

A．静载荷 B. 冲击载荷C．交变载荷5. 在作疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。

A．静载荷 B. 冲击载荷C．交变载荷四、简答题1.什么是强度、塑性？衡量它们的指标各有哪些？分别用什么符号表示？2.什么是硬度？常用的硬度测定方法有哪几种？布氏硬度、洛氏硬度各适用于哪些材料的硬度？下列零件用什么硬度测试方法测定其硬度:（1）钳工用锉刀、手锯、手锤（2）供应态碳钢型材3.什么是冲击韧性？可以用什么符号表示？4.什么叫金属的疲劳？疲劳强度用什么符号表示？5.什么是金属的工艺性能？工艺性能包括哪些内容？6.有一标准低碳钢拉伸试样，直径为10㎜，标距长度为100㎜，在载荷为21000N时屈服，拉断试样前的最大载荷为30000N，拉断后的标距长度为133㎜，断裂处最小直径为6㎜，试计算其屈服强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。

2) 洛氏硬度 HR


洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002
根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。
HRC60：表示材料的硬度
3) 维氏硬度 HV
目 录
5、冲击韧度（冲击韧性）
材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
AKU =mg（H1 – H2）（J）
a K = AKU/S

N0— 循环基数
1
N0 N
钢： 有色金属：
影响疲劳强度的因素:内部缺陷、表面划痕、残留应力等
目 录
伸长率：
F
d0
F
l0
LБайду номын сангаас
dk
良好的塑性是金属材料进行 塑性加工的必要条件。
lk
目 录
3、刚
度
材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。
在弹性阶段： F l
所以：
E
E
比例系数E 称为弹性模量，它反映材料对弹性变形 的抗力，代表材料的“刚度” 。
E
— 材料抵抗弹性变形的能力越大。
弹性模量的大小主要取决于材料的本性，随温度升高而 逐渐降低。
目 录
4、硬
度
定义：材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。 1)布氏硬度 HB
HB 0.102 2F
D( D D 2 d 2 )
HB230 材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢： b(MPa)≈3.4HB 对于 铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
指材料在外力作用下，产生屈服现象时的最小应力。

定义： HR=k-(h1-h0)/0.002 常用标尺有：B、C、A三种
① HRA 硬、薄试件，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属，未淬火钢，如有色金属和退火、正火钢等 ③ HRC 较硬，淬硬钢制品；如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
②弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最 大应力。
弹性极限：σe=Fe/So 不产永久变形的最大抗力。
2）屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中，载荷不增加，
试样仍能继续伸长时的应力。
s = Fs/So
s
条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点， 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度，以0.2 来表示。
影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹 杂物、表面状态、残余应力等。
二、塑性 金属材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
1.延伸率
延伸率与试样尺寸有关：δ5、δ10 (L0=5d,10d)
2.断面收缩率 ψ=△S/So=(So-Sk)/So x 100%
> 时，无颈缩，为脆性材料表征； < 时，有颈缩，为塑性材料表征。
0.2
3)抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大 应力值。（材料抵抗外力而不致断裂的极 限应力值）。
b = Fb/So
（5）灰铸铁拉伸时的力学性能 灰口铸铁是典型的脆性材料,其σ-曲线是一段微弯曲 线,如图a)所示,没有明显的直线部分,没有屈服和颈 缩现象,拉断前的应变很小,延伸率也很小。强度极限 σb是其唯一的强度指标。 铸铁等脆性材料的抗拉强度 很低,所以不宜作为受拉零 件的材料。
无论是塑性材料还是脆性材料,断裂时都不产生明显的 塑性变形,而是突然发生,具有很大的危险性,有相当多 零件的破坏属于疲劳破坏,对此必须引起足够的重视。

金属材料基础知识，金属材料的力学性能金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。

一般分为黑色金属和有色金属两种。

黑色金属包括铁、铬、锰等。

其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。

由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。

但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。

任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用，这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不破坏的能力，这种能力就是材料的力学性能。

一、力学性能--强度强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。

1．拉伸测试拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。

利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。

2．力－伸长曲线弹性变形阶段--屈服阶段--强化阶段--缩颈阶段3．强度指标（1）屈服强度：当金属材料出现屈服现象时，在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。

（2）抗拉强度Rm ：材料在断裂前所能承受的最大的应力。

二、力学性能--塑性塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。

1．断后伸长率A ：试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。

2．断面收缩率Z ：试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率三、力学性能--硬度硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

硬度是通过在专用的硬度试验机上实验测得的。

1．布氏硬度：用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为Pa，但一般均不标出：表示方法：布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、实验力及实验力保持时间表示。

当保持时间为10～15s时可不标。

应用范围：主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。