刚度

金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力—

1 材料本质

弹性模量—在弹性范围内,应力与应变的比值.其大小主要决定材料本身. 相当于单位元元变形所需要的应力.

σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα

2几何尺寸\形状\受力

相同材料的E相同,但尺寸不同,则其刚度也不同.所以考虑材料刚度时要把E\形状\尺寸同时考虑.还要考虑受力情况.

三 强度

强度指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力.

按作用力性质的不同,可分为:

抗拉强度 σ+ 抗压强度σ- 抗弯强度σw

抗剪强度τb 抗扭强度σn

常用来表示金属材料强度的指标:

屈服强度: (Pa N/m2) Ps-产生屈服时外力, F0-原截面

抗拉强度 (Pa N/m2) Pb-断裂前应力.

σs \σb在设计机械和选择评定材料时有重要意义.因金属材料不能在超过σs的条件下工作,否则会塑变.超过σb工作,机件会断裂.

σs--σb之间塑性变形,压力加工

四 硬度

金属抵抗更硬的物体压入其内的能力—

是材料性能的综合物理量,表示金属材料在一个小的体积范围内的抵抗弹性变形\塑性变形或断裂的能力.

1布式硬度 HB

用直径D的淬火钢球或硬质合金球,在一定压力P下,将钢球垂直地压入金属表面,并保持压力到规定的时间后卸荷,测压痕直径d(用刻度放大镜测)则

HB=P/F (N/mm2) 单位一般不写. F-压痕面积.

HBS—压头用淬火钢球, HBW—压头用硬质合金球

l 因钢球存在变形问题,不能测太硬的材料,适于HBS<450, 如铸铁,有色金属,软钢等. 而HＢＷ＜６５０．

l 特点：压痕大，代表性全面

l 应用：不适宜薄件和成品件

２　洛式硬度ＨＲ

用金刚石圆锥在压头或钢球，在规定的预载荷和总载荷下，压入材料，卸载后，测其深度ｈ，由公式求出，可在硬度计上直接读出，无单位．

不同压头应用范围不同如下表：

优点:易操作,压痕小,适于薄件,成品件

缺点:压痕小,代表性不全面需多测几点.

*硬度与强度有一定换算关系,故应用广泛.根据硬度可近似确定强度,如灰铁: σb=1HBS

3显微硬度(Hm)

用于测定金属组织中个别组成体,夹杂物等硬度.

显微放大测量 显微硬度(查表)与HR有对应关系.如:磨削烧伤表面,看烧伤层硬度变化.

五 冲击韧性ak

材料抵抗冲击载荷的能力

常用一次摆锤冲击试验来测定金属材料的冲击韧性,标准试样一次击断,用试样缺口处单位截面积上的冲击功来表示ak

ak=Ak/F(J/m2) Ak=G(H-h) G-重量 F-缺口截面

脆性材料一般不开口,因其冲击值低,难以比较差别.

1 ak↑,冲击韧性愈好.

2 Ak不直接用于设计计算:在生产中,工件很少因受一次大能量冲击载荷而破坏,多是小冲击载荷,多次冲击引起破坏,而此时,主要取决于强度,故设计时, ak只做校核.

3 ak对组织缺陷很敏感,能够灵敏地反映出材料品质,宏观缺陷,纤维组织方面变化.

所以,冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工、热处理工艺质量的有效方法。

（微裂纹——应力集中——冲击——裂纹扩展）

六 疲劳强度：

问题提出：许多零件如曲轴、齿轮、连杆、弹簧等在交变载荷作用下，发生断裂时的应力远低于该材料的屈服强度，这种现象——疲劳破坏。据统计，80%机件失效是由于疲劳破坏。

疲劳强度——当金属材料在无数次交变载荷作用下而不致于引起断裂的应力。

1 疲劳曲线——交变应力与断裂前的循环次数N之间的关系。

例如：纯弯曲，

有色金属N》108

钢材N>107 不疲劳破坏

2 疲劳破坏原因

材料有杂质,表面划痕,能引起应力集中,导致微裂纹,裂纹扩展致使零件不能承受所加载荷突然破坏.

3预防措施

改善结构形状,避免应力集中,表面强化-喷丸处理,表面淬火等.