剛度

金屬材料在受力時抵抗彈性變形的能力—

1 材料本質

彈性模量—在彈性范圍內,應力與應變的比值.其大小主要決定材料本身. 相當于單位元元變形所需要的應力.

σ=Εε, Ε=σ/ε=tgα

2幾何尺寸\形狀\受力

相同材料的E相同,但尺寸不同,則其剛度也不同.所以考慮材料剛度時要把E\形狀\尺寸同時考慮.還要考慮受力情況.

三 強度

強度指金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力.

按作用力性質的不同,可分為:

抗拉強度 σ+ 抗壓強度σ- 抗彎強度σw

抗剪強度τb 抗扭強度σn

常用來表示金屬材料強度的指標:

屈服強度: (Pa N/m2) Ps-產生屈服時外力, F0-原截面

抗拉強度 (Pa N/m2) Pb-斷裂前應力.

σs \σb在設計機械和選擇評定材料時有重要意義.因金屬材料不能在超過σs的條件下工作,否則會塑變.超過σb工作,機件會斷裂.

σs--σb之間塑性變形,壓力加工

四 硬度

金屬抵抗更硬的物體壓入其內的能力—

是材料性能的綜合物理量,表示金屬材料在一個小的體積范圍內的抵抗彈性變形\塑性變形或斷裂的能力.

1布式硬度 HB

用直徑D的淬火鋼球或硬質合金球,在一定壓力P下,將鋼球垂直地壓入金屬表面,并保持壓力到規定的時間后卸荷,測壓痕直徑d(用刻度放大鏡測)則

HB=P/F (N/mm2) 單位一般不寫. F-壓痕面積.

HBS—壓頭用淬火鋼球, HBW—壓頭用硬質合金球

l 因鋼球存在變形問題,不能測太硬的材料,適于HBS<450, 如鑄鐵,有色金屬,軟鋼等. 而HＢＷ＜６５０．

l 特點：壓痕大，代表性全面

l 應用：不適宜薄件和成品件

２　洛式硬度ＨＲ

用金剛石圓錐在壓頭或鋼球，在規定的預載荷和總載荷下，壓入材料，卸載后，測其深度ｈ，由公式求出，可在硬度計上直接讀出，無單位．

不同壓頭應用范圍不同如下表：

優點:易操作,壓痕小,適于薄件,成品件

缺點:壓痕小,代表性不全面需多測幾點.

*硬度與強度有一定換算關系,故應用廣泛.根據硬度可近似確定強度,如灰鐵: σb=1HBS

3顯微硬度(Hm)

用于測定金屬組織中個別組成體,夾雜物等硬度.

顯微放大測量 顯微硬度(查表)與HR有對應關系.如:磨削燒傷表面,看燒傷層硬度變化.

五 沖擊韌性ak

材料抵抗沖擊載荷的能力

常用一次擺錘沖擊試驗來測定金屬材料的沖擊韌性,標準試樣一次擊斷,用試樣缺口處單位截面積上的沖擊功來表示ak

ak=Ak/F(J/m2) Ak=G(H-h) G-重量 F-缺口截面

脆性材料一般不開口,因其沖擊值低,難以比較差別.

1 ak↑,沖擊韌性愈好.

2 Ak不直接用于設計計算:在生產中,工件很少因受一次大能量沖擊載荷而破壞,多是小沖擊載荷,多次沖擊引起破壞,而此時,主要取決于強度,故設計時, ak只做校核.

3 ak對組織缺陷很敏感,能夠靈敏地反映出材料品質,宏觀缺陷,纖維組織方面變化.

所以,沖擊試驗是生產上用來檢驗冶煉、熱加工、熱處理工藝質量的有效方法。

（微裂紋——應力集中——沖擊——裂紋擴展）

六 疲勞強度：

問題提出：許多零件如曲軸、齒輪、連桿、彈簧等在交變載荷作用下，發生斷裂時的應力遠低于該材料的屈服強度，這種現象——疲勞破壞。據統計，80%機件失效是由于疲勞破壞。

疲勞強度——當金屬材料在無數次交變載荷作用下而不致于引起斷裂的應力。

1 疲勞曲線——交變應力與斷裂前的循環次數N之間的關系。

例如：純彎曲，

有色金屬N》108

鋼材N>107 不疲勞破壞

2 疲勞破壞原因

材料有雜質,表面劃痕,能引起應力集中,導致微裂紋,裂紋擴展致使零件不能承受所加載荷突然破壞.

3預防措施

改善結構形狀,避免應力集中,表面強化-噴丸處理,表面淬火等.