船舶焊接工艺船舶材料与焊接第一章ppt.ppt

第一章船舶材料基础第一节金属的力学性能一、强度和塑性2.拉伸过程拉伸试样的颈缩现象op段：比例弹性变形阶段。pe段：非比例弹性变形阶段。平台或锯齿（s段）：屈服阶段，明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。b点：形成了“缩颈”，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。。bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。退火低碳钢（二）常用强度性能指标强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。工程上常用的强度指标有σ0.2（σs），σb表示。(1)屈服点与屈服强度:屈服点：产生明显塑性变形的最低应力值.σs=Fs/S0符号：σs：材料产生屈服现象时的最小应力Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）S0：试样原始横截面积（mm）它表示材料抵抗断裂的能力。（三）塑性:是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。常用的塑性指标是材料断裂时最大相对塑性变形，如ψ，δ表示。练习题一练习题二练习题二二、硬度（一）布氏硬度HB(Brinell-hardness)2、布氏硬度值用球面压痕单位面积上所承受有平均压力表示。符号HBS(淬火钢球)或HBW(硬质合金球)之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000k（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。3、优缺点（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2）可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低4、测量范围用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.（二）洛氏硬度HR(Rockwllhardness)2、洛氏硬度值用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出，如：50HRC。3、优缺点（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品，薄件（3）数据不够准确，应测三点取平均值（4）不应测组织不均匀材料，如铸铁。4、测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.（三）维氏硬度HV(diamondpenetratorhardness)2、维氏硬度值用压痕对角线长度表示。如：640HV。3、优缺点（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2）可测成品与薄件（3）试样表面要求高，费工。4、测量范围常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。HV≈HBS三、冲击吸收功冲击试验机试样冲断时所消耗的冲击功Ak为:Ak=mgH–mgh(J)冲击韧性值ak就是试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击功。对一般常用钢材来说，所测冲击吸收功AK越大，材料的韧性越好。实验表明，AK随温度的降低而减小；在某一温度范围，材料的AK值急剧下降，表明材料由韧性状态向脆性状态转变，此时的温度称为韧脆转变温度。四、疲劳极限(fatiguestrength)四、疲劳极限(fatiguestrength)钢材的循环次数一般取N=107有色金属的循环次数一般取N=108钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系:σ-1=(0.45～0.55)σb1943年美国T-2油轮发生断裂第二节金属的晶体结构与结晶一、晶体的基本知识非晶体的特点是：1、原子在三维空间呈不规则的排列。2、没有固定熔点，随着温度的升高将逐渐变软，最终变为有明显流动性的液体。如塑料、玻璃、沥青等。3、各个方向上的原子聚集密集大致相同，即具有各向同性。（二）晶体结构的基本概念晶格与晶胞（三）常见金属的晶格类型1、体心立方晶格每个晶胞原子数n=8×1/8+1=2(个)属于体心立方晶格类型的金属有α-Fe（912℃以下的钝铁）、铬、钼、钨等2、面心立方晶格每个晶胞中的原子数为n=8×1/8+6×1/2=4(个)属于面心立方晶格类型的金属有γ-Fe（1394－912℃的铁）、铝、铜、银等。体心立方晶格塑性比面心立方晶格的好，而后者的强度高于前者。3、密排六方晶格密排六方晶胞中的原子数n=12×1/6+2×1/2＋3=6(个)属于密排六方晶格类型的金属有Mg、Zn、Cd、α-Ti等。（四）晶体结构的致密度晶体结构的致密度是指晶胞中原子所占体积与该晶胞体积之比，可用来原子排列的紧密程度进行定量比较。在体心立方晶胞中，含有2个原子。这2个原子的体积为2×（4／3）πr3，式中r为原子半径。故体心立方晶格的致密度为：2个原子的体积与晶胞体积之比等于0.68。这表明在体心立方晶格中，有68％的体积被所占据，其余为空隙。同理亦可求出面心立方及密排立方晶格的致密度为0.74。显然，致密度数值越大，则原子排列越紧密。所以，当铁由面心立方晶格变为体心立方晶格时，由于致密度减小而使体积膨胀。二、金属的实际晶体结构（二）晶体的缺陷晶体内部的某些局部区域，原子的规则排列