环保设备材料及其选择单元二上new

环境工程基础设备工程图及讲义

项目一环境工程设备常用材质与基 本传动方式的应用调查

任务一 环境工程常用材料及附件的应用调查

单元二

材料的分类与用途

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一、

材料的性能

1、力学性能 材料在外力(或外加能量)作用下抵抗外力所表现 的行为，包括变形和抗力，即在外力作用下不产生 超过允许的变形或不被破坏的能力。强 度 刚 度 塑 性 硬 度 韧 性

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常温拉应力下塑性材料-退火低碳钢的拉抻试验 l0=10d0

l0= 5d0

或

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1)强度：固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变 形和断裂的特性。

比例强度σ p在弹性变形阶段，应力和应变关系完全符合虎克定律，极限应 力即为比例强度，亦称比例极限。

弹性强度σ e在完全卸载后不出现任何明显的微量塑性变形的极限应力值即 为弹性强度，亦称弹性极限。当应力σ≤σe时，应变和应力之间可 能已丧失了严格的比例关系，但变形基本上可恢复或微量残余变

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开始出现塑性变形时的应 力，称为“屈服点”ss

从开始加载到发生断裂所 能达到的最大应力值，叫 s 做抗拉强度。 b

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屈服强度σs(σ0.2)

抗拉强度σb蠕变强度σn 持久强度σD 疲劳极限σn

金属材料承受载 荷作用，当载荷 不再增加或缓慢 增加时，仍继续 发生明显的塑性 变形，这种现象 就称为屈服。 在外力作用下， 材料产生屈服现 象的应力值即为 屈服强度，也叫 屈服极限。

脆性材料，国标规定以残余应变量达到0.2%时的应力值来表征 材料的微量塑性变形的能力，称为条件屈服强度，σ0.2

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金属在拉伸条屈服强度σs(σ0.2) 抗拉强度σb 蠕变强度σn 持久强度σD

件下，从开始

加载到发生断裂所能承受的 最大应力值， 叫作抗拉强度。

疲劳极限σn

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屈服强度σs(σ0.2)抗拉强度σb 蠕变强度σn

材料在高温下，在 一定的应力下，抵 抗发生缓慢塑性变 形的能力。

持久强度σD疲劳极限σn

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屈服强度σs(σ0.2) 抗拉强度σb 蠕变强度σn 持久强度σD

材料在高温下，抵抗 发生断裂的能力。

疲劳极限σn

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屈服强度σs(σ0.2) 抗拉强度σb 蠕变强度σn 持久强度σD

材料在交变载荷作用下，

会在远低于材料本身的屈服点时就已经断裂了，这 经过106~108次循环试验 作为疲劳强度。

种现象就是疲劳。我们把)

而不发生断裂的最大应力，

疲劳极限σn

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2)刚度：弹性模量E表示材料的刚度弹性变形量过大，则工件也不能正常工作，由此引 出的材料对弹性变形的抵抗能力——刚度或刚性指 标。如果说强度保证了材料不发生过量塑性变形甚 至断裂的话，刚度则保证了材料不发生过量弹性变 形。

在σ-ε曲线的弹性变形阶段，应力和应变关系完全符 合虎克定律，即 σ=Eε则 E=σ/ε 把比例常数即

应力与应变的比值E称为材料的弹性模量， 在数值上也等于该直线的斜率即tanа,可见E值越 大，材料越不容易产生弹性变形，因此用弹性模量 E表示材料的刚度。

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3)塑性：塑性是指材料在外力作用下产 生塑性变形而不破坏的能力，即材料在断 裂前发生不可逆永久变形的能力。主要有两个塑性指标：延伸率δ

L1 L 100 % LA A1 100 % A

断面收缩率Ψ

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4)硬度：

金属材料抵抗比它更硬的物体压入时所引起的 塑性变形的能力。 表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或破断的能力。 布氏硬度HB(一般在HB450以上就不能使 用) 、 洛氏硬度HR (可以用于硬度很高的材 料) 、 维氏硬度HV ( 比洛氏硬度更适合于测 定极薄试样的硬度) ,显微硬度。

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(1)、布氏硬度① 测定原理：用直径为D的淬火钢球或硬质合金球做压头，在试验力F的作用下压入被测金属表面，保 持规定的时间后卸除试验力，则在金属表面留下一压 坑(压痕),用读数显微镜测量其压痕直径d,求出压痕 表面积，用试验力F除以压痕表面积所得的商作为被测 金属的布氏硬度值，用符号HB表示。

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②试验规范：由于金属材料有硬有软，有厚有薄，如果只采用一种标准的试验力F和压头直径D,就会出现 若对硬的材料适合，而对软的材料会发生压头陷入金属 内的现象；若对厚的工件适合，而对薄的工件就会产生 压穿的现象。因此，在进行布氏硬度试验时，要求能使 用不同大小的试验力和不同直径的压头。

③适用范围：用淬火钢球作压头测得的硬度用符号HBS表示，适合于测量布氏硬度值小于450的材料。用 硬质合金球作压头测得的硬度用符号HBW表示，适合于 测量布氏硬度值为450~650的材料。

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④标注方法：在硬度标注时，硬度值写在硬度符号的后面， 例如HBS120,表示用淬火钢球作压头测得材料的布氏硬度 值为120。

⑤应用：我国目前布氏硬度计的压头主要是淬火钢球，故 主要用来测定灰铸铁、有色金属以及经退火、正火和调质处 理的钢材等。