1 金属材料的主要性能解析
任务一金属材料的性能
任务一金属材料的性能金属材料是人类使用最为广泛的材料之一，具有许多优良的性能。
以下将详细介绍金属材料的各项性能，包括力学性能、化学性能、物理性能等。
1.力学性能金属材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的机械性能。
主要包括抗拉强度、屈服强度、弹性模量、延伸率和硬度等参数。
金属材料通常具有优良的力学性能，具体表现在以下几个方面：（1）抗拉强度：金属材料的抗拉强度是指材料在拉伸载荷作用下所能承受的最大拉伸应力。
常见的金属材料如铝、铁、铜等具有较高的抗拉强度，通常在100MPa以上。
（2）屈服强度：金属材料的屈服强度是指在材料开始出现塑性变形时所承受的最大应力。
屈服强度一般小于抗拉强度，通常在50-80%之间。
（3）弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在弹性阶段内的应力和应变之比，也称为刚度。
弹性模量越大，表示材料的刚度越大，对外力的变形越小。
常见金属材料如钢材的弹性模量在200-210GPa之间。
（4）延伸率：金属材料的延伸率是指材料在拉伸过程中能够产生的塑性变形量。
通常用百分比表示，延伸率越高，表示金属材料的可塑性越好。
（5）硬度：金属材料的硬度是指材料在外力作用下抵抗划痕或形变的能力。
硬度是金属材料的一个重要性能指标，不同金属材料的硬度差异较大，如钢材的硬度通常在200-500HB之间。
2.化学性能金属材料的化学性能是指金属材料在各种化学环境中的耐蚀性能。
金属材料通常容易发生氧化、腐蚀等化学反应，因此其耐蚀性是一个重要的考量指标。
金属材料的化学性能受材料成分、表面处理等因素影响，一般来说，金属材料的化学性能表现为以下几个方面：（1）耐腐蚀性：金属材料的耐腐蚀性是指金属在各种化学介质中抵抗腐蚀的能力。
不同金属材料对不同腐蚀介质的抵抗能力不同，有的金属材料对酸、碱、氧化剂等具有较好的耐蚀性能，而有的金属材料对盐、湿气等环境容易发生腐蚀。
（2）热稳定性：金属材料的热稳定性是指材料在高温环境下的稳定性。
金属材料的性能
金属材料的性能首先，金属材料的性能指其在特定条件下的物理、化学、力学、热学等方面的表现。
常见的金属材料有钢、铝、铜、镁、锌等。
下面就这些金属材料的性能作一简要介绍。
1. 钢钢是一种铁碳合金，具有高强度、耐热、耐腐蚀、机械加工性好等优点。
其主要特点是硬度高、弹性模量大、面心立方结构等。
但是，钢的铁含量高，易生锈，而且它的塑性和韧性较差，容易产生脆性断裂。
此外，由于不同钢材的化学成分、热处理状态和制造工艺不同，其性能会有所差异。
2. 铝铝是一种轻质、耐腐蚀的金属，密度低、导热性能好、可加工性强等。
铝的主要特点是具有高强度、低密度、良好的导热性和电导率等。
此外，铝的表面可以通过氧化、着色等特殊处理而获得不同的颜色和变化，达到美化和抗氧化的作用。
但是，铝的强度和刚度相对较差。
3. 铜铜是一种传统金属材料，具有高导电性、高热导性、良好的导磁性、良好的加工性等。
它的主要特点有良好的导电性、导热性和塑性等，具有优异的可加工性和冲压性。
但是，铜的密度较大、强度较低，容易氧化和变形。
4. 镁镁是一种轻金属，密度轻、强度高、刚度高，具有良好的加工性和耐腐蚀性等优点。
其主要特点是密度低，强度高，具有良好的刚性和韧性，能耐受高温，而且具有良好的可塑性和可加工性等。
但是，在常温下易受到腐蚀，所以需要进行特殊的表面处理。
5. 锌锌是一种富含金属，密度小、耐腐蚀、防氧化，满足了先进电子工业、新型材料和化学工业的需要。
其主要特点是耐腐蚀、良好的可加工性和防护性等。
但是，锌易受到热膨胀和浸蚀，环境因素、温度、湿度等因素都会影响锌的性能。
综上所述，除了同属于金属材料之外，不同的金属材料具有不同的物理、力学、化学等性能，在应用过程中必须仔细考虑各自的长处和短处，选用合适的材料。
同时我们也可以以不同的方式替代问题所在的金属材料，因为新的技术发展出了许多在不同环境中耐腐蚀、更加轻便、性能更好的材料。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
1金属材料的物理特性
1金属材料的物理特性金属材料具有独特的物理特性，这些特性使其在工程领域中具有广泛的应用。
以下是金属材料的一些主要物理特性：1.密度：金属材料具有高密度，这使得它们具有较高的重量和质量。
这为金属材料提供了一定的坚固性和稳定性。
2.熔点和沸点：大多数金属材料具有相对较高的熔点和沸点，这使得它们能够在高温下保持稳定性。
这也使得金属材料适用于高温应用，例如航空航天和汽车引擎部件。
3.导电性：金属材料是良好的导电体，电子在金属晶格中自由移动，使其能够迅速地传导电流。
这使得金属材料广泛用于电线、电缆和电子器件，以及许多其他电气应用中。
4.热导性：金属材料具有良好的热导性，即能够迅速传导热量。
这使得金属材料能够有效地分散和散热，并在许多工业和制造过程中用作导热元件。
5.耐蚀性：一些金属材料具有较高的抗腐蚀性能，能够抵抗氧化和化学侵蚀。
例如，不锈钢是一种常用的抗腐蚀金属，常用于制作厨具和化工设备。
6.可塑性：金属材料具有良好的可塑性，能够在受力下发生永久形变而不断裂。
由于可塑性的特性，金属材料可以通过加工方法，例如锻造、压延和挤压，来制造出复杂的形状和结构。
7.韧性：金属材料具有较高的韧性，即能够在受到冲击或载荷时，能够发生塑性变形而不破裂。
这使得金属材料在建筑和结构工程中具有优势，能够承受外界的冲击和负荷。
8.导磁性：一些金属材料，例如铁和镍，具有较好的导磁性。
这使得它们广泛用于电动机、变压器和其他磁性设备等应用中。
9.反射性：金属材料具有较高的反射率，能够反射光线和热辐射。
这使得金属材料常用于反射器、镜面和照明设备中。
10.磁阻尼：金属材料具有较高的磁阻尼，即能够吸收和耗散磁场的能量。
这使得金属材料在减震和降噪应用中具有广泛的应用。
总之，金属材料具有许多独特的物理特性，使其成为工程和制造领域中不可或缺的材料。
通过了解和利用这些特性，我们能够设计和制造出更高效、更安全和更可靠的产品和结构。
金属材料的性能有哪些
金属材料的性能有哪些金属材料是一类常见的材料，其性能多种多样，具有许多优秀的特点，下面将从强度、塑性、硬度、导电性和导热性等方面进行介绍。
首先，金属材料的强度是其最重要的性能之一。
金属材料通常具有较高的强度，可以承受较大的外部载荷而不会发生破坏。
这使得金属材料成为制造结构件和机械零件的理想选择。
例如，钢材具有较高的抗拉强度和屈服强度，因此被广泛应用于建筑结构和汽车制造等领域。
其次，金属材料的塑性也是其重要性能之一。
金属材料具有良好的塑性，可以在外力作用下发生塑性变形而不断裂。
这使得金属材料可以通过锻造、拉伸、压缩等加工工艺成型各种复杂的零部件。
例如，铝材具有良好的塑性，可以通过挤压工艺制成各种型材和零件，广泛应用于航空航天和汽车制造领域。
此外，金属材料的硬度也是其重要性能之一。
金属材料通常具有一定的硬度，可以抵抗外部物体对其表面的划伤和磨损。
这使得金属材料可以用于制造刀具、轴承、齿轮等需要较高硬度的零件。
例如，不锈钢具有较高的硬度和耐磨性，因此被广泛应用于厨具和机械零件制造。
另外，金属材料具有良好的导电性和导热性。
金属材料中的自由电子可以在外加电场或温度梯度下自由移动，因此金属材料具有良好的导电性和导热性。
这使得金属材料可以广泛应用于电气设备和热传导设备中。
例如，铜材具有良好的导电性和导热性，因此被广泛应用于电线、电缆和散热器等领域。
综上所述，金属材料具有良好的强度、塑性、硬度、导电性和导热性等优秀性能，因此在工程领域中得到了广泛的应用。
随着材料科学的不断发展，金属材料的性能将会得到进一步提升，为各行各业的发展提供更加可靠的支持。
金属材料性能
金属材料性能
金属材料是一类以金属元素为主要成分的材料，具有许多独特的性能。
以下将介绍几种常见的金属材料性能：
1. 导电性能：金属材料是良好的导电材料，因为金属具有自由电子。
这使得金属在电流的通导能力上表现出色，被广泛应用于电力输送、电子设备和电子电路中。
2. 导热性能：金属材料具有很高的导热性能，可以快速传导热量。
这使得金属材料常用于导热器、散热器和制冷设备等需要快速传热的应用。
3. 强度和硬度：金属材料通常具有较高的强度和硬度，可以经受较大的外力作用而不容易变形或破裂。
这使得金属材料适用于承受重负荷和高强度工作环境的结构材料，如建筑桥梁、汽车零部件等。
4. 塑性：金属材料具有较好的塑性，即在外力作用下具有可塑性，能够发生一定的塑性变形。
这使得金属材料易于加工成各种形状，如拉伸、压缩和弯曲等，广泛应用于制造业中。
5. 耐腐蚀性能：许多金属材料具有良好的耐腐蚀性能，可以抵御一些腐蚀介质的侵蚀，因此适用于制造耐腐蚀设备和结构，如化工设备、海洋工程等。
6. 密度：金属材料的密度通常较大，但相比于其他一些材料，如陶瓷和聚合物材料，金属材料的密度相对较低。
这使得金属
材料适用于需要同时满足强度和轻量化要求的应用，如航空航天和汽车制造等。
7. 熔点：金属材料的熔点通常较高，使其能够在高温下保持其结构和性能的稳定性。
这使得金属材料可以应用于高温环境和高温工艺中，如航空发动机部件、高温炉子等。
总的来说，金属材料具有导电性、导热性、强度和硬度、塑性、耐腐蚀性、密度和熔点等特点，使其在工程领域中有着广泛的应用。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指它抵抗外力的能力。
通常用屈服强度、抗拉强度或抗压强度来表示材料的强度。
2. 延展性：金属材料的延展性是指其在受力下能够发生塑性变形的
能力。
常用的评价指标有伸长率、断面收缩率和断裂延伸率。
3. 硬度：金属材料的硬度是指其抵抗局部划痕或压痕的能力。
常用
的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
4. 韧性：金属材料的韧性是指其抵抗断裂的能力。
韧性与强度和延
展性密切相关，一般用冲击韧性和断裂韧性来评价材料的韧性。
5. 塑性：金属材料的塑性是指其在受力作用下发生可逆形变的能力。
塑性是金属材料特有的力学性能，它使得金属材料可以制成各种形状。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指其在交变或周期性载荷下抵抗疲劳损伤的能力。
疲劳性能的评价指标包括疲劳寿命和疲劳极限等。
不同的金属材料具有不同的力学性能，这些性能会受到材料的化学成分、晶体结构、热处理和加工工艺等因素的影响。
因此，在选择和使用金属材料时，需要根据具体的工程要求和环境条件来考虑其力学性能。
金属材料特性
金属材料特性金属材料是一类拥有许多独特特性的材料，主要由金属元素组成，具有导电、导热、高延展性、高强度等特点。
以下是金属材料的主要特性：1. 导电性：金属材料是良好的导电体，电子在金属内部能够自由移动，形成电流。
这使得金属广泛应用于电线、电路板等导电部件的制造。
2. 导热性：金属材料具有良好的导热性能，能够迅速传导热量。
这使得金属成为散热器、发动机等需要快速散热的设备的重要材料。
3. 高延展性：金属材料可以经受较大的拉力而不破裂，能够被拉伸成细丝或薄膜。
这使得金属材料具有良好的延展性和可塑性，可以制造出各种形状的产品。
4. 高强度：金属材料具有较高的强度，能够承受较大的力，不易断裂。
这使得金属材料成为建筑、航空航天等领域常用的结构材料。
5. 良好的韧性：金属材料具有良好的韧性，能够在遭受撞击或挤压等外力时不易断裂。
这使得金属制品具有较高的耐久性和使用寿命。
6. 可融性：金属材料具有良好的可融性，可以在一定温度范围内熔化成液体。
这使得金属可以通过熔融工艺进行铸造、锻造等制造过程。
7. 耐腐蚀性：大多数金属具有一定的耐腐蚀性，能够抵抗氧化、腐蚀和酸碱等介质的侵蚀。
这使得金属在化工设备、海洋工程等恶劣环境中广泛应用。
8. 可回收性：金属材料具有良好的可回收性，可以通过熔炼和再加工等方法，重新制造新的金属制品。
这符合环保意识的提升，减少了资源的浪费。
9. 磁性：部分金属材料具有磁性，能够吸引铁磁物质。
这使得金属广泛用于磁性材料的制造和电磁设备的应用。
综上所述，金属材料具有导电导热、高延展性、高强度、韧性好、耐腐蚀、可融性、可回收等多种特性，使其在各个领域都有广泛的应用。
同时，这些特性也决定了金属材料的独特价值和重要性。
金属材料的基本知识及性能
退火低碳钢的拉伸图第二章 金属材料2.1、金属材料的基本知识一、 金属材料的主要性能材料的性能直接影响到（材料加工成）产品的质量、寿命和加工成本，它是产品设计时选材与拟定加工工艺方案的重要依据。
金属的性能分：使用性能（机械性能、物理和化学性能等）、加工工艺性能（铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、切削性能等）。
1、 金属材料的机械性能金属材料的机械性能时指：金属材料在外力作用下表现出来的变形和抗变形特性，是材料抵抗外力作用的性能。
故又称力学性能。
它是金属材料的主要性能指标，是评价材料质量的重要参数，也是选用材料的主要依据。
1）、静载荷下金属材料的机械性能：在缓慢加载条件下测得的金属材料抗变形和抗断裂的能力，称为金属材料的静力强度。
有：拉伸强度、压缩强度、弯曲强度、剪切强度、扭曲强度。
通常以拉伸强度为最基本的强度值。
● 弹性：拉伸曲线上OE 段是一条直线，表明变形与拉力成正比，试样受力产生变形，在外力去除后迅速恢复原来的形状和尺寸。
为材料的弹性极限，单位为Mpa ； 为材料的弹性极限载荷，单位为N ；Fo 为试样的原始横截面面积，单位为mm 2。
● 刚度：材料在受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度。
E 为弹性模量，相当于直线OE 的斜率，单位为Mpa ， 为应力， 为单位长度的变形量。
E 越大，表示材料的刚度越好，材料抵抗变形的能力越大，在一定的范围内材料的弹性变形就越小。
●塑性：金属材料产生塑性变形而不断裂的能力。
塑性变形是指材料在受力超过弹性极限直到断裂前所产生的变形，是不能完全恢复到原始尺寸的变形。
分析拉伸图的ES段曲线，屈服现象。
●强度：在外力作用下，金属材料抵抗变形和断裂的能力。
工程上最常用的是：屈服强度和抗拉强度。
屈服强度：为屈服极限，单位为Mpa，Ps为屈服载荷，Fo为原始断面面积。
抗拉强度：为抗拉强度，单位为Mpa，Pb为最大载荷，Fo为原始断面面积。
●硬度：是金属材料抵抗外物压入的能力，也是材料抵抗局部变形的能力，是衡量材料软硬的性能指标。
金属材料的性能
金属材料的性能金属材料是工程材料中应用最广泛的一类材料，其性能直接影响着材料在工程中的应用效果。
金属材料的性能主要包括力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等方面，下面将对这些性能进行详细介绍。
首先，力学性能是金属材料的重要性能之一。
力学性能包括强度、硬度、韧性、塑性和疲劳性能等指标。
强度是材料抵抗外部力量破坏的能力，硬度是材料抵抗局部变形和切削的能力，韧性是材料抵抗断裂的能力，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力，疲劳性能是材料在受交变载荷作用下抵抗疲劳破坏的能力。
这些力学性能指标直接影响着金属材料在工程中的承载能力和使用寿命。
其次，物理性能是金属材料的另一个重要性能。
物理性能包括密度、导热性、导电性、热膨胀系数等指标。
密度是材料单位体积的质量，导热性是材料传导热量的能力，导电性是材料传导电流的能力，热膨胀系数是材料在温度变化时的膨胀程度。
这些物理性能指标影响着金属材料在工程中的热传导、电传导和尺寸稳定性等方面的应用效果。
此外，化学性能也是金属材料的重要性能之一。
化学性能包括耐蚀性、耐热性、耐磨性等指标。
耐蚀性是材料抵抗化学介质侵蚀的能力，耐热性是材料在高温环境下保持稳定性的能力，耐磨性是材料抵抗磨损的能力。
这些化学性能指标直接影响着金属材料在恶劣环境下的使用寿命和稳定性。
最后，加工性能也是金属材料的重要性能之一。
加工性能包括可焊性、可切削性、可锻性、可淬火性等指标。
可焊性是材料在焊接过程中的适应性，可切削性是材料在切削加工中的易加工性，可锻性是材料在锻造加工中的变形性，可淬火性是材料在热处理过程中的适应性。
这些加工性能指标直接影响着金属材料在工程加工过程中的加工性能和加工效率。
综上所述，金属材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能和加工性能等多个方面，这些性能指标直接影响着金属材料在工程中的应用效果。
因此，在工程设计和材料选择过程中，需要充分考虑金属材料的各项性能指标，以确保材料能够满足工程的要求，提高工程的质量和可靠性。
1 金属材料的主要性能
塑性表示
（1）伸长率δ ：
表示试样拉伸断裂后的相对伸长量
δ = （L1-L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm）
L1—试样拉断后的标距长度（mm） 按照伸长率可将材料分为： δ < 2 ~ 5% 属脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料 δ > 10% 属塑性材料 （2）断面收缩率Ψ： 表示试样断裂后截面的相对收缩量。
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金属材料的主要性能
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动画1
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常见的各种外载荷
5
金属材料的主要性能
1、强度和塑性（静载荷）
概念：
材料在外力作用下的表现行为：变形、断裂 材料在外力作用下的行为过程：弹性变形—塑性变形—断裂（永久变形） 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
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金属材料的主要性能—硬度
维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按 顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、小负 荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。 维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。
显微维氏硬度计
淬火钢球(Φ1.588mm) 1000
HRC
金刚石（圆锥体）
1500
一般淬火钢
20～67
注意：一般适用于硬度较高的材料。如：淬火钢等
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金属材料的主要性能—硬度
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动画 布氏硬度测量
动画 洛氏硬度测量
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金属材料的主要性能概述
体心立方 面心立方 密排六方
2. 金属的结晶：原子由无序状态向有 序状态转变的过程。有晶体形成。
基本概念
凝固：一般非晶体由液态向固态转变的过程 。 结晶：由液态金属转变为固态晶体的过程。
晶体： 原子排列时有序的，原子在三维空间做规则 的、周期性的、重复排列。有一定的熔点和 凝固点，性能趋向各向异性。
2 、共析反应
一定成分的固相在一定的温度下同时析出两种成分和
结构均不相同的 新的固相的反应。
727 ℃
A2.11%c
F0.02%c+Fe3C6.69%c
共析反应的产物即珠光体 P＝F0.02%c+Fe3C6.69%c
1.5.2 铁碳合金状态图分析
纯铁的熔点 A3线
ACD线—液相线
渗碳体的熔点
碳在奥氏体中的最大溶解度
共析钢和亚共析钢的结晶过程分析
A—奥氏体
P—珠光体 F—铁素体
过共析钢结晶过程分析 共晶生铁结晶过程分析
亚共晶、过共晶生铁结晶过程分析
L’d—变态莱氏体
工业纯铁
亚共析钢
共析钢
过共析钢
亚共晶白口铸铁
共晶白口铸铁
过共晶白口铸铁
1.6 工业用钢分类及选材
碳素结构钢（0.38%C)
碳素钢 优质碳素结构钢 (0.2-0.7%C用途广)
Ø莱氏体：是液态铁碳合金发生共晶转变所形成的奥氏 体与渗碳体的共晶体（Ld）。硬度高，塑性 差。
两种反应：
1、共晶反应
一定成分的液相在一定的温度下同时结晶出两种成 分和结构均不相同的固相的反应。
1148ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ℃
L 4.3%c
A2.11%c+Fe3C6.69%c
1.1金属材料的主要性能
1.1金属材料的主要性能材料成型技术1.1金属材料的主要性能1.1金属材料的主要性能机械零件在使用过程中，要受到诸如拉伸、机械零件在使用过程中，要受到诸如拉伸、压拉伸缩、扭转、剪切、摩擦、冲击以及温度和化学介质扭转、剪切、摩擦、冲击以及温度和化学介质等作用，并且还要传递力和能。
等作用，并且还要传递力和能。
因此，作为构成机械零件的金属材料，因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力学性能、物理性能、和化学性能以防止零良好的力学性能、物理性能、和化学性能以防止零力学性能件早期失效，同时还要有良好的工艺性能件早期失效，同时还要有良好的工艺性能。
材料成型技术1.1.1金属的力学性能1.1.1金属的力学性能金属的力学性能：金属的力学性能：材料在外力作用下表现出来的特性，如弹性、塑性、强度、弹性、塑性、强度、硬度和韧性等硬度和韧性等。
表征和判定金属力学性能所用的指标和依据称为金属力学性能的判据。
金属力学性能的判据。
强度韧性弹性金属力学性能硬度塑性刚度材料成型技术1.弹性弹性：即物体在外力作用下改变其形状和尺寸，尺寸，当外力卸除后物体又回复到原始形状和尺寸的特性。
状和尺寸的特性。
弹性的判据可通过拉伸试验来测定。
试验来测定。
图1-1 拉伸曲线及拉伸试样材料成型技术(1)拉伸试验动画演示) (1)拉伸试验(动画演示)拉伸试验：即静拉伸力对试样轴向拉伸,测量力和相应即静拉伸力对试样轴向拉伸, 的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。
的伸长,一般拉至断裂以测定其力学性能的试验。
材料成型技术σ σ σσ(F)b s e kb s eε图1-2 低碳钢拉伸曲线(L)材料成型技术(2)弹性极限即金属材料不产生塑性变形时所能承受的最大应力。
拉伸曲线e点对应的应力σ 为弹性极限：应力。
拉伸曲线e点对应的应力σe为弹性极限：σe= Fe/S0 式中σe ――弹性极限(MPa); 弹性极限( 弹性极限); F e ――试样产生完全弹性变形时的最大外(N); 试样产生完全弹性变形时的最大外( ); 试样产生完全弹性变形时的最大外S0 ――试样原始横截面积(mm 2)。
金属材料力学性能分析
金属材料力学性能分析导言：金属材料是现代工程领域中最常用的材料之一。
了解金属材料的力学性能对于设计和工程应用至关重要。
本文将对金属材料力学性能分析进行详细的介绍，包括强度、韧性、硬度和延展性等方面的分析和评价。
一、强度分析：强度是指材料在受力作用下的抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标包括屈服强度、抗拉强度和抗压强度。
屈服强度是材料在受力过程中开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是材料在抗拉载荷下破坏的最大应力值，抗压强度是材料在抗压载荷下破坏的最大应力值。
强度分析可以通过拉伸试验、压缩试验和硬度试验等实验手段进行。
二、韧性分析：韧性是指材料在破坏前能吸收大量塑性变形能量的能力。
韧性分析可以通过冲击试验、弯曲试验和断裂试验等方法进行。
常见的韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性和弯曲韧性。
冲击韧性是材料在受冲击载荷下破坏前吸收的冲击能量，断裂韧性是材料在拉伸或断裂试验中吸收的断裂能量，弯曲韧性是材料在弯曲试验中吸收的能量。
三、硬度分析：硬度是指材料抵抗局部破坏的能力。
硬度分析是用来评估材料的硬度特性。
常用的硬度测试方法有布氏硬度测试、洛氏硬度测试和维氏硬度测试等。
硬度值表示了表面材料的抗压能力和形变能力。
硬度分析的结果常用于评估材料的耐磨性、耐疲劳性和耐腐蚀性等方面。
四、延展性分析：延展性是指材料在受力后能够发生塑性变形并能保持其原始形状的能力。
延展性分析可通过金相显微镜观察和塑性变形校准试验进行。
常见的延展性指标包括伸长率和冷减率。
伸长率是材料在拉伸破坏前的延展变形百分比，冷减率是材料在压缩和冲击载荷下的塑性变形百分比。
结论：金属材料力学性能分析是对材料应力-应变行为的研究和评估。
强度分析可以评估材料的抗变形和破坏能力，韧性分析可以评估材料的塑性变形能力，硬度分析可以评估材料的抗磨和局部破坏能力，延展性分析可以评估材料的塑性变形和变形能力。
通过对金属材料力学性能的准确分析，能够为工程设计和产品优化提供重要的参考依据，以保证材料的可靠性和性能。
金属材料金属材料的性能与应用
金属材料金属材料的性能与应用金属材料的性能与应用金属材料是最常用的结构材料之一，其优异的性能使其在各个领域得到广泛应用。
本文将从金属材料的特性、性能和应用方面进行探讨。
一、金属材料的特性金属材料具有以下几个基本特性：1. 密度高：金属材料的原子排列较为紧密，因此其密度相对较高。
这使得金属材料在构造强度要求较高的场合得到应用，在航空航天、汽车制造等领域发挥着重要作用。
2. 导电性好：金属材料具有良好的导电性能，电子在金属中的传输速度快。
因此，金属材料广泛应用于电子元器件、电力输送以及通信等领域。
3. 导热性优异：金属材料具有优异的导热性能，能够快速传导热量。
这使得金属材料在制造散热器、热交换器等热传导要求高的设备中得到广泛应用。
4. 强度高：金属材料的强度较高，能够承受较大的载荷和应力。
这使得金属材料成为制造机械零件、桥梁等要求高强度的结构材料。
二、金属材料的性能金属材料的性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能三个方面。
1. 力学性能：金属材料的力学性能包括强度、韧性、塑性等指标。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力，韧性是指材料在受力作用下能够吸收较大的能量而不破断的性质，塑性是指材料受力后能够发生可逆形变的能力。
2. 物理性能：金属材料的物理性能包括热膨胀系数、热导率和电阻率等。
热膨胀系数是指材料在温度变化时长度或体积的变化程度，热导率是指材料导热的能力，电阻率是指材料电阻导电的能力。
3. 化学性能：金属材料的化学性能包括耐腐蚀性能和氧化性能等。
耐腐蚀性能是指金属材料在与介质接触时的抗腐蚀能力，氧化性能是指金属材料在氧气环境下的抗氧化能力。
三、金属材料的应用由于金属材料特性的优异，其应用范围广泛。
1. 结构材料：金属材料在建筑、桥梁、汽车、飞机等领域中作为结构材料使用，用于承担载荷和保证结构强度。
2. 电子领域：金属材料在电子器件、电缆、导线等领域中得到广泛应用，由于其导电性能优异，能够传输电流和信号。
金属行业的金属材料性能分析
金属行业的金属材料性能分析金属材料在各个行业中扮演着重要的角色，特别是在金属行业中。
从汽车制造到建筑工程，金属材料的性能直接影响着产品的品质和使用寿命。
本文将对金属行业的金属材料性能进行深入分析，以便更好地了解其特点和应用。
一、力学性能力学性能是评价金属材料最基本的性能之一。
它包括强度、韧性、硬度等指标。
强度是指材料在受力时的抵抗能力，通常以抗拉强度和屈服强度来评价。
韧性是指材料在受力时的延展性和抗裂性能。
硬度则指材料在受外力作用下的抵抗能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度进行测量。
力学性能直接关系到金属材料在使用过程中的稳定性和可靠性。
二、热物性能热物性能是评价金属材料在高温环境下的性能的指标。
热膨胀系数是材料在温度变化时伸长或收缩的比例。
热导率是指材料传导热量的能力。
热膨胀系数和热导率直接关系到金属材料在高温环境下的应用，尤其在航空航天等领域中的重要性不可忽视。
三、电子性能金属材料的电子性能主要包括导电性和导热性。
导电性是指金属材料传导电流的能力，它决定了金属材料是否适合用于电子设备和电线电缆等领域。
导热性是指金属材料传导热量的能力，它对热散发和热传递起着重要作用。
因此，在选择金属材料时需要考虑其电子性能，以确保其在相关领域中的应用效果。
四、化学性能金属材料的化学性能主要包括耐腐蚀性和反应性。
耐腐蚀性是指金属材料在各种环境下抵抗氧化、腐蚀的能力，它直接关系到金属材料的使用寿命。
反应性则指材料与其他化学物质发生反应的能力，它对于一些特定行业如化工行业的应用非常重要。
五、加工性能加工性能是指金属材料在加工过程中的可塑性和可加工性。
可塑性是指材料在受力作用下变形的能力，包括延伸性、弯曲性和冲击韧性等。
可加工性是指材料在加工过程中的容易性和适应性。
加工性能对于金属行业的生产效率和产品质量起着重要影响。
综上所述，金属材料的性能对于金属行业的发展至关重要。
通过对金属材料的力学性能、热物性能、电子性能、化学性能和加工性能的分析，我们能够更好地理解其特点和应用范围。
金属材料的主要性能指标及涵义
㈠物理性能指标密度符号：γ单位:kg/m3或g/cm3涵义说明：密度是金属材料的特性之一，它表示某种金属材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不同的。
在机械制造业上，通常利用“密度”来计算零件毛坯的质量（习惯上称质量）。
金属材料的密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空和宇航工业制件具有特别重要的意义㈡弹性指标弹性模量符号：E 单位Mpa; 切削模量符号：G 单位Mpa涵义说明：金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地增加，即应力与应变成正比例关系时（胡克定律），这个比例系数就称为弹性模量。
根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量（E）和切削模量（G），弹性模量的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力的大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量越大，刚度也越大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形越小。
任何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量大的材料比例极限符号：σ（R P）单位Mpa 涵义说明：指伸长与负荷成正比地增p加，保持直线关系，当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的0.001%或0.003%、0.005%、0.02%时的应力，规定为比例极限弹性极限符号：σ单位Mpa 涵义说明：这是表示金属材料最大弹性大的e指标，即在弹性变形阶段，试样不生产塑性变形时所能承受的最大应力，它和σp一样也难精确测定，一般多不进行测定，而以规定的σp数值代替之㈢强度性能指标强度极限符号：σ单位Mpa 涵义说明：指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷抗拉强度符号：σ（R m）单位Mpa 涵义说明：指外力是拉力时的强度b极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标抗弯强度符号：σ（σw）单位Mpa 涵义说明：指外力是弯曲力时的强度bb极限抗压强度符号：σ（σy）单位Mpa涵义说明：指外力是压力时的强度极bc限，压缩试验主要适用于低塑性材料，如铸铁等抗剪强度符号：τ单位Mpa 涵义说明：指外力是剪切力时的强度极限抗扭强度符号：τ单位Mpa涵义说明：指外力是扭转力时的强度极限b屈服点符号：σ单位Mpa 涵义说明：金属材料受载荷时，当载荷不再增加，s但金属材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服，产生屈服现象时的应力，叫屈服点屈服强度符号：σ单位Mpa 涵义说明：金属材料屈服现象时，为便于测0.2量，通常按其产生永久残余变形量等于试样原长0.2%时的应力作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限”持久强度符号：σ（h）单位Mpa涵义说明：指金属材料在一定的高b／时间温条件下，经过规定时间发生断裂时的应力，一般所指的持久强度，是指在一定温度下，试样经十万小时后的破断强度，这个数值，通常也是用外推力的方法取得的蠕变极限符号：σ变形量（%）／时间（h）单位Mpa涵义说明：金属材料在高温环境下，即使所受应力小于屈服点，也会随着时间的增长而缓慢地产生永久变形，这种现象叫做蠕变，在一定的温度下，经一定时间，金属材料的蠕变速度仍不超过规定的数值，此时所能承受的最大应力，称为蠕变极限㈣硬度性能指标布氏硬度（GB/T231-1984）符号：HBS或HBW 单位Kgf／mm2涵义说明：用淬硬小钢球或硬质合金球压入金属材料表面，以其压痕面积除加在钢球上的载荷，所得之商，以相应的实验压力，经规定保持时间后即为金属材料的布氏硬度数值。
金属材料的性能与应用领域解析
金属材料的性能与应用领域解析一、金属材料的性能分析金属材料作为一种重要的结构材料，在工程领域中有着广泛的应用。
其性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能三个方面。
力学性能是金属材料最基本的性能之一，包括强度、韧性、硬度等指标。
强度是金属材料抵抗外部力量破坏的能力，通常用抗拉强度和抗压强度来表示。
韧性是金属材料抵抗断裂的能力，通常用断裂韧性来表示。
硬度是金属材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。
物理性能是金属材料的另一个重要性能，包括导热性、导电性、磁性等指标。
导热性是金属材料传导热量的能力，通常用热导率来表示。
导电性是金属材料传导电流的能力，通常用电导率来表示。
磁性是金属材料受外磁场作用时的性质，通常分为铁磁性、铁磁性和顺磁性。
化学性能是金属材料的另一个重要性能，包括耐蚀性、耐热性、耐磨性等指标。
耐蚀性是金属材料抵抗腐蚀的能力，通常用耐蚀性来表示。
耐热性是金属材料在高温环境下的稳定性，通常用高温强度来表示。
耐磨性是金属材料抵抗磨损的能力，通常用磨损率来表示。
二、金属材料的应用领域分析金属材料由于其优良的性能，在各个领域都有着广泛的应用。
其中，建筑领域是金属材料的主要应用领域之一。
在建筑领域，金属材料主要用于建筑结构、外墙装饰、屋顶覆盖等方面。
由于金属材料具有较高的强度和稳定性，能够满足建筑物对结构强度和稳定性的要求。
另外，汽车制造领域也是金属材料的重要应用领域之一。
在汽车制造领域，金属材料主要用于汽车车身、发动机、底盘等部件。
由于金属材料具有较高的硬度和耐磨性，能够满足汽车对结构强度和耐磨性的要求。
此外，航空航天领域也是金属材料的重要应用频域之一。
在航空航天领域，金属材料主要用于飞机机身、发动机、燃气轮机等部件。
由于金属材料具有较高的强度和耐热性，能够满足航空航天器对结构强度和耐热性的要求。
综上所述，金属材料的性能和应用领域是密不可分的。
只有深入了解金属材料的性能特点，才能更好地应用于各个领域，为人类社会的发展做出更大的贡献。
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ak不能直接用于强度方面计算，但可作为鉴
影响ak因素:材料的化学成分、显微组织、试 样的表面质量、热处理工艺以及试验温度等。
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动画 冲击试验
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Titanic沉没原因
——含硫高的钢板， 韧性很差，特别是在低温 呈脆性。所以，冲击试样 是典型的脆性断口。近代 船用钢板的冲击试样则具 有相当好的韧性。
一、金属材料的主要性能
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1
金属材料具有许多的可贵的性能，一般分为两大类：
使用性能
力学性能 物理性能 化学性能
工程材料的性能
铸造性能 可锻性能 工艺性能 可焊性能 切削加工性能 热处理性工艺性
2
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金属材料的主要性能
1.使用性能 ――反映金属材料在使用过程中所表现出的特性。
包括： 力学性能： （强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等） 物理性能： （密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、 磁性等） 化学性能： （抗大气、海水及其它介质腐蚀、抗高温氧化等
2. 工艺性能 ――反映金属材料在加工制造过程中所表现出来的特性。
包括：铸造特性、压力加工特性、焊接特性、热处理特性、切削加工 特性等。 在选择和应用金属材料时，一般无特殊要求时，首先考虑金属材料的 使用性能，而在使用性能中，又主要以力学性能（机械性能）为主，因 此作为本章讨论的重点。
Titanic
一项新的科学研究回答了80年未解之谜
Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果
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金属材料的主要性能—疲劳强度
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4、疲劳强度σr，N（交变载荷）
定义： 表示材料经无数次交变载荷作用而不致引起断裂的最大应力值。 承受载荷的大小和方同随时间作周期性变化，交变应力作用下，往往 在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。 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)σb
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金属材料的主要性能—硬度
（１）布氏硬度HB
用一定的载荷F，将直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入被测材料 的表面，保持一定时间后卸除载荷，载荷与压痕表面积S的比值，作为 布氏硬度值，用HB表示，单位为N/mm2，即
HB 0.102 2P
D( D D 2 d 2 )
淬火钢球(Φ1.588mm) 1000
HRC
金刚石（圆锥体）
1500
一般淬火钢
20～67
注意：一般适用于硬度较高的材料。如：淬火钢等
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金属材料的主要性能—硬度
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动画 布氏硬度测量
动画 洛氏硬度测量
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金属材料的主要性能—硬度
(3)维氏硬度――科学试验
原理：将方锥形金刚石压入材料表面,保持规定时间 后，用测量压痕对角线长度，再按公式来计算硬度的大 小。
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金属材料的主要性能—硬度
（2）洛氏硬度HR
原理：在先后两次施加载荷(初载荷及总载荷F)的条 件下，将标准压头(顶角为120°的金刚石圆锥或直径 为1.588mm(1/16英寸)的钢球)压入试样表面，然后根 据压痕的深度来确定试样的硬度。
( K h) HR 0.002
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Ψ = （S0-S1）/S0 ×100% 式中：S0—试样的原始截面积（mm2）
S1—试样断面处的最小截面积（mm2）
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金属材料的主要性能—硬度
2、硬度（静载荷）
定义：硬度是衡量材料软硬程度的指标，表征材料抵抗比它更 硬的物体压入或刻划的能力。
表示材料抵抗表面局部塑性变形的能力。 硬度指标：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HR）、维氏（显微 硬度） 硬度测试方法：以压入法最为普遍。 金属材料的硬度可用专门仪器来测试，常用的有 布氏硬度机、洛氏硬度机等。
屈服现象：金属材料开始产生明显塑性变
形的标志。
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拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向 静拉伸曲线
金属材料的主要性能
3．阶段III：强化阶段[dB 段] 均匀塑性变形阶段，应力增加，变形持 续增加。
B: σb （强度极限，或抗拉强度，指材
料所能承受的最大载荷 ） 4．阶段IV：颈缩阶段[BK 段] 局部集中塑性变形，应力 下降，直至试样断裂。
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金属材料的主要性能—硬度 洛氏硬度的特点：（HRC HRB HRA）
洛氏硬度HR可以用于硬度很高的材料，而且压痕很小， 几乎不损伤工件表面，故在钢件热处理质量检查中应用最 多。
标尺 HRA HRB 压头 金刚石（圆锥体） 总载荷/N 600 可测试材料 硬质合金、表面淬火钢 退火钢、非铁合金 有效值 70～85 25～100
小 负 荷 维 氏 硬 度 计
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金属材料的主要性能—硬度
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动画是维氏硬度测定方
法的示意。维氏硬度可采用 统一的硬度指标，可以测量 很软到很硬的材料的硬度， 但测量麻烦。 维氏硬度表示方法示例： 600HV30/20： （数值+HV+载荷值+保压时间）
动画 维氏硬度测定
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金属材料的主要性能—冲击韧性
3、冲击韧性 （动载荷） 1)定义：
简称韧性，是材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂 的能力。（材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力）。
2)常用韧性指标：
冲击韧性值，一般用ak 表示，单位为：J/cm2
金属材料的冲击韧度是评定材料抵抗大能量冲击 载荷能力的指标，常用一次摆锤冲击试验来测定 金属材料的冲击韧度。
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金属材料的主要性能
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动画1
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常见的各种外载荷
5
金属材料的主要性能
1、强度和塑性（静载荷）
概念：
材料在外力作用下的表现行为：变形、断裂 材料在外力作用下的行为过程：弹性变形—塑性变形—断裂（永久变形） 材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为变形。 外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
F0.2 S0
条件屈服极限
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金属材料的主要性能—强度
（2）抗拉强度 定义：试样拉断前最大载荷所决定的应力值，即试样所能承受的最大 载荷除以原始截面积，以σsb表示，单位为MPa，表达式为：
Fb b S0
电 子 拉 伸 试 验 机
式中：
Fb —指试样被拉断前所承受的最大外力 S0 —试样的原始截面积（mm2）
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金属材料的主要性能—硬度
维氏硬度用符号HV表示，符号前的数字为硬度值，后面的数字按 顺序分别表示载荷值及载荷保持时间。 根据载荷范围不同，规定了三种测定方法—维氏硬度试验 、小负 荷维氏硬度试验、显微维氏硬度试验。 维氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的优点。
显微维氏硬度计
（1）伸长率δ ：
表示试样拉伸断裂后的相对伸长量
δ = （L1-L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm）
L1—试样拉断后的标距长度（mm） 按照伸长率可将材料分为： δ < 2 ~ 5% 属脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料 δ > 10% 属塑性材料 （2）断面收缩率Ψ： 表示试样断裂后截面的相对收缩量。
σ ：应力 ε ：应变
σP ：比例极限
σe ：弹性极限 σs ：屈服极限
ε）
动画4
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低碳钢的应力应变图
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金属材料的主要性能
曲线分为四阶段：
1．阶段I：弹性阶段[oab段] 发生弹性变形，外力撤去，形变恢复。 a: σe (比例极限) b: σs（弹性极限，材料发生弹性变形 的最大抗力） oa段：△L∝F 直线阶段 ，σ=Eε ab段：极微量塑性变形（0.001-0.005%) 2．阶段II：屈服阶段[bcd段] c: 屈服点 ：σs（屈服强度，表示材料 发生明显塑性变形时的抗力。）
颈缩
拉伸机上，低碳钢缓慢加载 单向 静拉伸曲线
1. 低Ｃ钢、正火、退火调质中Ｃ钢，低、中C合金钢某些Al合金及某 些高分子材料具有类似上述曲线。 2. 铸铁、陶瓷：只有第I阶段 3. 中、高碳钢：没有第II阶段
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金属材料的主要性能—强度
强度
（1）屈服强度（σs，屈服极限） 定义：材料在外力作用下开始发生塑性 变形的最低应力值，用σs 表示，单位为MPa， 表达式为： Fs
维氏硬度：施加载荷与压痕表面积的比值。
维氏硬度的压力一般可选 5 ， 10 ， 20 ， 30 ， 50 ， 100 ， 120kg 等 ， 小 于 10kg的压力可以测定显微组织硬度。 适用范围： 维氏硬度有小负荷维氏硬度，试验负 荷1.961~<49.03N，它适用于较薄工件、工 具表面或镀层的硬度测定
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金属材料的主要性能
拉伸曲线 拉伸试验
拉伸曲线： 载荷F~伸长量ΔL
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拉伸试验——应力应变曲线（σ -ε 曲线）
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为了使曲线能够直接反映材料的力学性能，纵坐标用应力σ（即试样单 位横截面上的拉力，σ=F/ A0， A0 为试样原始截面面积）表示，横坐标用应 变ε（试样单位长度上的伸长量， ΔL / L ）表示,绘制应力-应变曲线。 σ-ε曲线和F~ΔL曲线形状相同，坐标含义不同。
2）适用范围：
布氏硬度一般适用于硬度较低的材料。如：退火、正火、调质钢,