金屬力學(xué)性能

前言

　　為了進(jìn)一步貫徹“國務(wù)院關(guān)于大力推進(jìn)職業(yè)教育改革與發(fā)展的決定”的文件精神，加強(qiáng)職業(yè)教育教材建設(shè)，滿足職業(yè)院校深化教學(xué)改革對教材建設(shè)的要求，機(jī)械工業(yè)出版社于2008年7月在北京召開了“職業(yè)教育金屬材料檢測類專業(yè)教材建設(shè)研討會(huì)”。在會(huì)上，來自全國多所院校的骨干教師、企業(yè)代表、專家研討了新的職業(yè)教育形勢下材料類專業(yè)的課程體系和教材編寫計(jì)劃，本書是根據(jù)會(huì)議所確定的教學(xué)大綱要求和高職教育培養(yǎng)目標(biāo)組織編寫的?！　〗饘俨牧狭W(xué)性能是零件或構(gòu)件設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是選擇、評價(jià)材料和制訂工藝規(guī)程的重要參量。在金屬研究領(lǐng)域，它們是合金成分設(shè)計(jì)、顯微組織結(jié)構(gòu)控制所要達(dá)到的目標(biāo)之一，也是反映金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)變化的重要表征參量。因此，金屬材料力學(xué)性能測試是材料理化檢測的重要組成部分，是金屬材料檢測類專業(yè)的重要課程。　　本書在內(nèi)容安排上分兩大部分：一部分是基本力學(xué)行為，即彈性變形、塑性變形和斷裂，包括第一～四單元，這是本課程的基礎(chǔ)。另一部分是與零件或構(gòu)件工作條件相關(guān)的力學(xué)行為，即疲勞、蠕變、磨損和接觸疲勞、氫脆和應(yīng)力腐蝕等，包括第五～八單元。此外，對金屬材料的工藝性能也作了簡要的介紹?？紤]到高職學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)和崗位能力需求，本書對金屬力學(xué)性能測試方法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)慕榻B。　　本書采用單元、模塊化設(shè)計(jì)，緊密結(jié)合職業(yè)教育的辦學(xué)特點(diǎn)和教學(xué)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性、應(yīng)用性和創(chuàng)新性。努力降低理論深度，理論知識(shí)堅(jiān)持以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度。注意內(nèi)容的精選和創(chuàng)新，既考慮了知識(shí)結(jié)構(gòu)的合理性、系統(tǒng)性，又兼顧了職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)的要求。內(nèi)容力求突出實(shí)踐應(yīng)用，重在能力培養(yǎng)。書中所涉及的標(biāo)準(zhǔn)大多采用國家最新標(biāo)準(zhǔn)，考慮到有的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)更新與國家標(biāo)準(zhǔn)更新不同步，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)落后于國家標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際情況，有個(gè)別部分采用工程習(xí)慣叫法?！　”緯赏鯇W(xué)武（緒論、第三、五、六單元、附錄）、馬春來（第二單元）、王貴斗（第八單元）、李紅莉（第一、九單元）、姚永紅（第四、七單元）共同編寫，由王學(xué)武任主編并統(tǒng)稿，李紅莉任副主編，由北京普匯恒達(dá)材料測試有限公司嚴(yán)范梅高級工程師任主審?！　”緯诰帉戇^程中，引用或參考了大量已出版的文獻(xiàn)和資料，書后難以一一列舉，在此向原作者致謝。

內(nèi)容概要

　　《金屬力學(xué)性能》主要介紹金屬力學(xué)性能有關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，以“現(xiàn)象-機(jī)理-指標(biāo)-測試-影響因素-工程應(yīng)用”為主線、以“理論夠用，突出工程實(shí)踐”為原則，適當(dāng)關(guān)注金屬力學(xué)性能的測試手段，內(nèi)容的組織富有知識(shí)性、趣味性和可操作性?！　∪珪卜志艂€(gè)單元，主要介紹金屬在靜載荷、沖擊載荷及兼有環(huán)境介質(zhì)作用下的力學(xué)性能，金屬的斷裂與斷裂韌度，金屬的疲勞、磨損，高溫性能，工藝性能與彎曲試驗(yàn)等。在每個(gè)單元后面都附有可供選做的綜合訓(xùn)練，以利于讀者掌握、理解知識(shí)，提高解決實(shí)際問題的能力。為便于教學(xué)，《金屬力學(xué)性能》配備了內(nèi)容豐富的電子課件和部分綜合訓(xùn)練答案，選擇《金屬力學(xué)性能》作為教材的教師可來電索?。?10-88379201），或免費(fèi)下載?！　　督饘倭W(xué)性能》適合作為職業(yè)院校金屬材料檢測類專業(yè)的教材，也可供從事金屬熱處理、力學(xué)性能檢測、金屬材料熱加工及機(jī)械設(shè)計(jì)等工作的工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言緒論第一單元 金屬在單向靜拉伸載荷作用下的力學(xué)性能模塊一 金屬室溫靜拉伸試驗(yàn)一、拉伸試樣二、拉伸試驗(yàn)前的準(zhǔn)備三、拉伸曲線模塊二 金屬的彈性變形一、彈性模量二、彈性極限與彈性比功模塊三 強(qiáng)度指標(biāo)及其測定一、強(qiáng)度及其意義二、屈服現(xiàn)象和屈服強(qiáng)度三、形變強(qiáng)化四、縮頸現(xiàn)象和抗拉強(qiáng)度五、金屬的強(qiáng)化手段模塊四 塑性指標(biāo)及其測試一、塑性二、塑性指標(biāo)三、塑性的工程意義模塊五 特殊試樣的拉伸試驗(yàn)一、金屬線材拉伸試驗(yàn)二、金屬管材拉伸試驗(yàn)三、鋼絲繩和鋼絞線拉伸試驗(yàn)?zāi)K六 拉伸試樣斷口的評價(jià)和拉伸試驗(yàn)結(jié)果的處理一、拉伸試樣斷口評定二、影響拉伸試驗(yàn)結(jié)果的因素三、拉伸試驗(yàn)結(jié)果的修約與處理四、不同國家金屬拉伸試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的比較單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第二單元 金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能模塊一 壓縮試驗(yàn)一、壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn)二、金屬室溫單向壓縮試驗(yàn)主要力學(xué)性能指標(biāo)三、金屬室溫單向壓縮試驗(yàn)?zāi)K二 金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)一、金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)的特點(diǎn)二、金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)的原理及過程三、金屬彎曲力學(xué)性能的確定模塊三 金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一、金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)二、金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的原理及過程三、金屬扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能指標(biāo)模塊四 金屬缺口試樣靜載荷試驗(yàn)一、缺口效應(yīng)二、缺口試樣靜拉伸試驗(yàn)三、缺口試樣靜彎試驗(yàn)?zāi)K五 金屬硬度試驗(yàn)一、硬度及硬度試驗(yàn)特點(diǎn)二、布氏硬度試驗(yàn)三、洛氏硬度試驗(yàn)四、維氏硬度試驗(yàn)五、顯微硬度試驗(yàn)六、其他硬度試驗(yàn)單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第三單元 金屬在沖擊載荷下的力學(xué)性能模塊一 沖擊載荷和沖擊韌性一、沖擊載荷二、沖擊韌性模塊二 沖擊試驗(yàn)一、沖擊試樣二、一次擺錘沖擊試驗(yàn)原理三、一次擺錘沖擊試驗(yàn)四、小能量多次沖擊試驗(yàn)?zāi)K三 低溫脆性一、金屬的冷脆現(xiàn)象二、金屬韌脆轉(zhuǎn)變溫度的測定三、影響金屬韌脆轉(zhuǎn)變溫度的因素單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第四單元 金屬的斷裂與斷裂韌度模塊一 金屬的斷裂一、金屬斷裂的類型二、金屬的斷裂機(jī)制模塊二 金屬的斷裂韌度一、裂紋尖端的應(yīng)力場二、斷裂韌度KIC和斷裂K判據(jù)三、影響斷裂韌度KIC的因素四、斷裂韌度KIC的測試五、斷裂韌度KIC的應(yīng)用單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第五單元 金屬的疲勞模塊一 金屬疲勞現(xiàn)象一、變動(dòng)載荷和循環(huán)應(yīng)力二、金屬疲勞概念與分類三、金屬疲勞斷口模塊二 S-N曲線和疲勞極限一、S-N曲線二、疲勞極限三、疲勞極限與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系四、金屬疲勞試驗(yàn)?zāi)K三 其他類型的疲勞一、低周疲勞二、熱疲勞模塊四 提高疲勞極限的途徑一、合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)二、改善工件表面狀態(tài)三、表面強(qiáng)化四、改善材料材質(zhì)單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第六單元 金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學(xué)性能模塊一 應(yīng)力腐蝕一、應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象二、應(yīng)力腐蝕的斷裂特征三、應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)及測試方法四、提高應(yīng)力腐蝕抗力的措施模塊二 氫脆一、氫的來源和氫脆的特點(diǎn)二、氫脆斷裂機(jī)理及防止措施模塊三 腐蝕疲勞一、腐蝕疲勞及其基本規(guī)律二、腐蝕疲勞機(jī)理及斷口特征三、防止腐蝕疲勞的措施單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第七單元 金屬的磨損模塊一 金屬磨損的概念模塊二 金屬的磨損類型一、粘著磨損二、磨料磨損三、腐蝕磨損四、微動(dòng)磨損模塊三 金屬的磨損試驗(yàn)一、磨損試驗(yàn)種類二、常用的磨損試驗(yàn)三、磨損量測量模塊四 金屬的接觸疲勞一、接觸疲勞現(xiàn)象二、接觸疲勞試驗(yàn)三、影響接觸疲勞壽命的若干因素單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第八單元 金屬高溫力學(xué)性能模塊一 金屬的蠕變一、金屬材料在高溫下力學(xué)性能的特點(diǎn)二、金屬蠕變現(xiàn)象三、蠕變變形機(jī)制模塊二 金屬高溫力學(xué)性能指標(biāo)一、蠕變極限二、持久強(qiáng)度極限三、松弛穩(wěn)定性及其指標(biāo)模塊三 其他高溫力學(xué)性能一、高溫短時(shí)拉伸性能二、高溫硬度模塊四 影響金屬高溫力學(xué)性能的因素一、合金化學(xué)成分的影響二、金屬冶煉工藝三、熱處理工藝四、晶粒度單元小結(jié)綜合訓(xùn)練第九單元 金屬工藝性能試驗(yàn)?zāi)K一 金屬彎曲試驗(yàn)一、金屬彎曲試驗(yàn)及其工程意義二、試樣三、試驗(yàn)方法模塊二 金屬杯突試驗(yàn)一、金屬杯突試驗(yàn)及其工程意義二、試樣三、試驗(yàn)方法四、試驗(yàn)結(jié)果評定模塊三 金屬頂鍛試驗(yàn)一、金屬頂鍛試驗(yàn)及其工程意義二、試樣三、試驗(yàn)方法模塊四 金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一、金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)及其工程意義二、試樣三、試驗(yàn)方法模塊五 金屬反復(fù)彎曲試驗(yàn)一、金屬反復(fù)彎曲試驗(yàn)及其工程意義二、試樣三、試驗(yàn)方法四、試驗(yàn)結(jié)果評定模塊六 金屬管工藝試驗(yàn)一、金屬管擴(kuò)口試驗(yàn)二、金屬管彎曲試驗(yàn)三、金屬管壓扁試驗(yàn)單元小結(jié)綜合訓(xùn)練附錄附錄A 平面布氏硬度值計(jì)算表附錄B 金屬力學(xué)及工藝性能試驗(yàn)國家標(biāo)準(zhǔn)（部分）附錄C 金屬常溫單向拉伸試驗(yàn)結(jié)果記錄單附錄D 金屬力學(xué)性能檢測報(bào)告（示例）附錄E 本書主要力學(xué)性能表征指標(biāo)一覽表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　力是金屬力學(xué)行為中最基本和最重要的外部條件，需要對金屬受力后的應(yīng)力和應(yīng)變特征進(jìn)行必要的分析。同時(shí)，組織結(jié)構(gòu)也是決定力學(xué)行為的內(nèi)部因素，因此，必須將宏觀和微觀兩方面結(jié)合起來分析金屬的力學(xué)行為。此外，金屬的加工成形和力學(xué)性能測試也都以認(rèn)識(shí)金屬的力學(xué)行為為基礎(chǔ)?！　∪⒔饘倭W(xué)性能的測試　　金屬力學(xué)性能測試的基本任務(wù)是正確地選用檢測儀器、裝備和試樣，確定合理的金屬力學(xué)性能判據(jù)，依據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確而盡可能快速地測出這種判據(jù)。　　為了確切表征金屬材料在服役條件下所表現(xiàn)的力學(xué)行為，力學(xué)性能測試條件應(yīng)盡量接近實(shí)際工作條件。除普通金屬力學(xué)性能測試（利用試樣進(jìn)行力學(xué)性能測試）外，近年來又發(fā)展了模擬試驗(yàn)，即應(yīng)用零件或構(gòu)件模型，或甚至使用真實(shí)工件，在模擬工件真實(shí)工作條件下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。通過這種試驗(yàn)所得到的力學(xué)性能判據(jù)，能更真實(shí)反映工作條件下金屬的性能，具有重大的工程實(shí)際意義。但是，模擬試驗(yàn)一般缺乏普遍性，應(yīng)用受到限制。然而根據(jù)具體情況，進(jìn)行部分模擬服役條件的力學(xué)性能測試還是十分必要的?！　〔僮髡咚?、試驗(yàn)設(shè)備、試樣形狀、尺寸和加工方法、加載速率、測試方法、溫度、介質(zhì)等，均影響金屬力學(xué)性能測試結(jié)果，也就是“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測”等幾個(gè)方面。只有采用相同的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)和測試規(guī)程，才能保證金屬力學(xué)性能測試結(jié)果的可靠性和可比性。正確選擇和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，是確保金屬力學(xué)性能測試質(zhì)量的首要條件，同時(shí)也是本課程教學(xué)所要達(dá)到的目標(biāo)之一。　　四、《金屬力學(xué)性能》課程的發(fā)展概述　　早在20世紀(jì)50年代，本課程以金屬力學(xué)性能測試方法為主要內(nèi)容，基本屬于一門試驗(yàn)方法課。這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)對金屬力學(xué)行為的認(rèn)識(shí)只限于一般性規(guī)律和性能測試的水平。后來，隨著金屬材料領(lǐng)域研究的發(fā)展，在一系列的領(lǐng)域內(nèi)出現(xiàn)了突破性的進(jìn)展，.如位錯(cuò)理論解釋實(shí)際金屬的強(qiáng)度及由此而發(fā)展起來的合金強(qiáng)化理論，并且在理論指導(dǎo)下發(fā)展了一系列高強(qiáng)度材料。工程中高強(qiáng)度材料的低應(yīng)力脆性斷裂事故的出現(xiàn)又促使人們?nèi)ド钊胙芯拷饘俚臄嗔堰^程，結(jié)合斷裂力學(xué)的成果形成了金屬斷裂理論。于是，對金屬力學(xué)行為的認(rèn)識(shí)向著更深入、更本質(zhì)的方面產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍?！　y試技術(shù)的進(jìn)步也是《金屬力學(xué)性能》發(fā)展歷程中的重要?jiǎng)恿?。測試技術(shù)或?qū)嶒?yàn)手段的每一次突破，都給學(xué)科帶來新的進(jìn)展。

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