金属材料的力学性能
金属材料的性能
金属材料的性能一、金属材料的力学性能任何机械零件工作时都会受到外力的作用，如行车吊运重物，钢丝绳会受到重物拉力的作用；柴油机连杆会受到拉力、压力、甚至交变外力和冲击力的作用等。
在这些外力作用下，材料所表现出来的一系列特性和抵抗的能力称力学性能。
按作用形式不同，外力常分为静载荷、冲击载荷和交变载荷等。
材料的力学性能也分为强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
1．强度和塑性强度是指材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
强度用应力表示，其符号为σ，单位为MPa，1MPa=1N/mm2。
常用来衡量金属材料强度的指标有屈服点（σs）和抗拉强度（σb）等。
金属材料的屈服点和抗拉强度是通过把材料做成标准试样，在材料试验机上进行拉伸试验测得的。
常用的拉伸试样如图4-1所示。
图中l0为试样的标距长度，d0为试样截面的直径。
按国家标准规第四章金属材料与热处理定，试样可以分为长试样和短试样两种，长试样l0=10 d0，而短试样l0=5 d0。
试验时，随着拉力的缓慢增加，试样的长度也逐渐增长，即产生变形。
在整个试验中，把拉力与试样的相应变形，画在以伸长量∆l为横坐标、拉力F为纵坐标的图上，所连成的曲线即为力—变形曲线，如图4-2所示。
图4-l 拉仲试样图4-2 低碳钢力—变形曲线图a）拉伸前b）拉伸后由图4-2可知，在开始的Oe阶段，试样在拉力作用下均匀伸长，伸长量与拉力保持正比关系。
这时若去掉拉力，试样将恢复原状，此时材料处于弹性变形阶段，弹性变形在e 点处达到最大极限。
因此，在e点处试样所承受的拉力与试样横截面积之比称为弹性极限，用σe表示。
当超过e点后，材料除弹性变形外，开始产生塑性变形，拉力与伸长量之间的正比关系不再保持。
当拉力增大到F s时，即使拉力不再增加，材料仍会继续伸长一定距离，这种现象称为“屈服”。
在s点处，试样承受的拉力与试样原始横截面积之比称为屈服点，用σs表示σs=F s/A0式中F s r——试样屈服时的拉力（N）；A0——试样原始截面积（mm2）。
第一章 金属材料的力学性能
度
A、C标尺为100
B标尺为130
机 械 制
造
基
础
§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
二、洛氏硬度
标注——用符号HR表示， A标尺HRA B标尺HRB C标尺HRC
如： 42 HRA
机
械
硬度值 A标尺
制
造
基
础
§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
三、维氏硬度 测定原理——基本上和布氏硬度相同，只是所用 压头为金刚石正四棱锥体
冲击韧度高
机
•冲击能量高时， --材料的冲击韧度主要取决于材料的塑性，塑性高则
韧度高
械 制
造
基
础
第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
机
械
制
造
基
础
§1.4 疲劳强度
第一章 金属材料的力学性能
疲劳强度
Sl110000%%Sl10lS0 110100%0%
Sl 二者的值越大塑性越好 00
lS0 0
机 械 制
原始原横始截标面距积
试样拉试断样后断的裂标处距截面积
造 基
础
第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
第一章 金属材料的力学性能
由主金要属内材容料：制成的零、部件，在工作过
程中金都属要材承料受的外力力学性(或能称指载标荷和) 测作试用方而法产，
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能使用性能⎪⎩⎪⎨⎧性）高温。
氧化性（热稳定化学性能：耐蚀性、抗密度、熔点等性、导热性、热膨胀、物理性能：电学性、磁、塑性、韧性、钢度等力学性能：强度、硬度工艺性能⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧切削加工焊接性压力加工（冲压性）铸造性可锻性金属材料的力学性能：金属材料在一定的温度条件和受外力作用下，抵抗变形、断裂的能力称材料的力学性能又称为机械性能。
主要有四大指标：1、 强度指标：抗拉强度b σ 屈服强度s σ：（疲劳强度、屈强比）2、塑性指标⎩⎨⎧断面收缩率伸长率（延伸率）δ 3、硬度指标⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧D HL HV HRC HB ）里氏硬度（）维氏硬度（）洛氏硬度（）布氏强度（ 4、韧性指标⎩⎨⎧IC k k K A a 断裂韧度冲击韧性1、强度指标将规定尺寸的试棒在拉伸实验机上进行静拉伸实验，以测定该试件对外力载荷的抗力，可求强度指标和塑性指标。
（1）拉伸曲线图（2）应力应变图应力0A 外力=σ （单位面积所受力） 应变0L L ∆=ε （单位长度的变形量）对原材料、焊接工艺及焊接试板均有严格的标准进行规定。
对圆形拉伸试样分标准试样和比例试样，每种又分为长试样和短试样⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧==⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===（短）（长）任意选用比例试样：短试样）长试样）标距标准试样：直径006000000065.53.11(5(1020A L A L d d L d L L d （3）拉伸试验分为四个阶段中碳钢 低碳钢（拉伸图） 变形量ΔL （应变ε）σ标距L 0①弹性变形阶段：变形量L ∆与外力（或应变和应力）成正比（即虎克定律）。
该阶段最高值：e '：P σ：称比例极限（即保持直线关系的最大负荷）。
e σ：弹性极限：我们把材料产生最大弹性变形时的应力称由于检测精度，国标规定以残余变形量为0.01%时的应力为弹性极限。
A F e e =σ 应力：单位面积上材料抵抗变形的力称为应力。
金属材料的力学性能
第1章工程材料1.1 金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
使用性能是指金属材料在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（密度、熔点、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。
工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。
金属材料的力学性能是指金属材料在载荷作用时所表现的性能。
1.1.1 强度金属材料的强度、塑性一般可以通过金属拉伸试验来测定。
１．拉伸试样图1.1.1拉伸试样与拉伸曲线２．拉伸曲线拉伸曲线反映了材料在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形和直到拉断时的力F时，拉伸曲线Ｏｐ为一直线，即试样的伸长量与载荷学特性。
当载荷不超过p成正比地增加，如果卸除载荷，试样立即恢复到原来的尺寸，即试样处于弹性变形阶段。
载荷在Ｆｐ－Ｆｅ间，试样的伸长量与载荷已不再成正比关系，但若卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性变形阶段。
当载荷超过Ｆｅ后，试样将进一步伸长，但此时若卸除载荷，弹性变形消失，而有一部分变形当载荷增加到Ｆｓ时，试样开始明显的塑性变形，在拉伸曲线上出现了水平的或锯齿形的线段，这种现象称为屈服。
当载荷继续增加到某一最大值Ｆｂ时，试样的局部截面缩小，产生了颈缩现象。
由于试样局部截面的逐渐减少，故载荷也逐渐降低，试样就被拉断。
３．强度强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
（１） 弹性极限金属材料在载荷作用下产生弹性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限，用符号σｅ 表示：（２） 屈服强度金属材料开始明显塑性变形时的最低应力称为屈服强度在拉伸试验中不出现明显的屈服现象，无法确定其屈服点。
所以国标中规定，以试样塑性变形量为试样标距长度的０．２％时，材料承受的应力称为“条件屈服强度”，并以符号σ０．２ 表示。
１.1.2 塑性金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不破坏的能力称为塑性。
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。
金属材料的力学性能
第1章 金属材料的力学性能
二、洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) 1、测量原理
10HRC≈HBS
洛氏硬度测试示意图
第1章 金属材料的力学性能
三、维氏硬度 HV
1、测量原理:
第1章 金属材料的力学性能
2、表示方法： 符号HV。标注时，硬度值写在符号之前，如666HV
3、特点： 维氏硬度试验的测试精度较高，测试的硬度范围大，被测试样的厚度 或表面深度几乎不受限制(如能测很薄的工件、渗氮层、金属镀层等)。 但是, 维氏硬度试验操作不够简便，试样表面质量要求较高，故在生 产现场很少使用。
抗拉强度为设计机械零件和选材的主要依据。
σe σs σb
第1章 金属材料的力学性能
(二)疲劳强度
工程上规定，材料经无数次重复循环（交变）载荷作用而不发生 断裂的最大应力称为疲劳强度。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。
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
主要指标: 强度、塑性、冲击韧性和硬度。
第1章 金属材料的力学性能
1.1 强度
按照载荷的性质，金属材料的强度有静强度、疲劳强度和 冲击强度。一般意义上的强度是指静强度。
(一)强度 一、拉伸试验
1.拉伸试样 标准试样(按GB/T6397-1986规定) 常用圆截面拉伸试样 : 长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
钢铁材料的疲劳曲线
第1章 金属材料的力学性能
疲劳的危害:
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。
金属材料的力学性能
钢铁材料：107次 非铁合金：108次
1
2
n
-1
N1 N2 Nn
Nc
N
Hale Waihona Puke 疲劳曲线部分工程材料的疲劳极限σ
-1（MPa）
三、提高材料疲劳极限的途径
1、设计方面 尽量使用零件避免交角、缺口和截面 突变，以避免应力集中及其所引起的疲劳裂纹。 2、材料方面 通常应使晶粒细化，减少材料内部存 在的夹杂物和由于热加工不当引起的缺陷。如疏 松、气孔和表面氧化等。 3、机械加工方面 要降低零件表面粗糙度值。 4、零件表面强化方面 可采用化学热处理、表面淬 火、喷丸处理和表面涂层等，使零件表面造成压 应力，以抵消或降低表面拉应力引起疲劳裂纹的 可能性。
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度测量原理
洛氏硬度HR=K-h/s
式中，K为给定标尺的硬度数，S为给定标尺的单位， 通常以0.002为一个硬度单位。
洛氏硬度试验原理图
2、常用洛氏硬度标尺及适用范围
标 尺 硬度 符号 所用压 总试验力 头 F/N 适用范 围①HR 应用范围
A
HRA
金刚石 圆锥
588.4 20—88
一、布氏硬度
布氏硬度试验示意图
1、布氏硬度试验原理
HB 0.102 2P(N)
D(D - D 2 - d 2 )
式中 P—试验力（N）； d—压痕平均直径（mm）； D—硬质合金球直径（mm）
2、选择试验规范
根据被测金属材料的种类和试样厚度、选用不同大小的球 体直径D，施加的试验力F和试验力保持时间，按表1—1所 列的布氏硬变试验规范正确选择 。
3、试验优缺点
优点：与布氏、洛氏硬度试验比较，维氏硬度试验不存在 试验力与压头直径有一定比例关系的约束；也不存在压头 变形问题，压痕轮廓清晰，采用对角线长度计量，精确可 靠，硬度值误差较小。 缺点：其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查 表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。
第1章-金属材料的力学性能
零件抵抗变形和断裂能力的大小，是用零件所用材料的力学性 能指标来反映的。显然，掌握材料的力学性能不仅是设计零件、 选用材料时的重要依据，而且也是按验收技术标准来鉴定材料的 依据，以及对产品的工艺进行质量控制的重要参数。
常用的力学性能有：强度、塑性、刚度、弹性、硬度、冲击韧 度、断裂韧度和疲劳等。
第一章 金属材料的力学性能
金属材料的力学性能：是指金属在不同环境因素(温度、介质)下， 承受外加载荷作用时所表现的行为。这种行为通常表现为金属的 变形和断裂。因此，金属材料的力学性能可以理解为金属抵抗外 加载荷引起的变形和断裂的能力。
在机械制造业中，大多数机械零件或构件在不同的载荷与环境 下工作。如果金属材料不具备足够的抵抗变形和断裂的能力就会 使机件失去预定的效能而损坏，即产生“失效现象”。
2)有色金属N0 取108 、不锈钢及腐蚀介质作用下N0为 106 而不断裂的最大应力，为该材料的疲劳极限。
二、疲劳曲线与疲劳极限
疲劳曲线：交变应力与疲劳寿命（循环周次N）的关系曲 线称为疲劳曲线。
1－一般钢铁材料 2－有色金属、高强度钢等
疲劳极限：材料在无限多次交变载荷作用下，而不发生疲 劳断裂的最大应力。
实际测定时，材料不可能作无数次交变载荷试验，试验时 规定：
1)钢铁材料（曲线1）取循环周次N0为107时能承受的最 大循环应力为疲劳极限。
第一节 强度、刚度、弹性及塑性
一、力．伸长曲线与应力．应变曲线 （一）力－伸长曲线
曲线分三个阶段：1.弹性变形阶段：op、pe段 2.塑性变形阶段：es、sb段 3.断裂阶段：bk段
（二）应力－应变曲线
二、刚度和弹性
（一）弹性模量 弹性模量E是指金属材料在弹性状态下的应力
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能金属材料在外力或能的作用下，所表现出来的一系列力学特性，如强度、刚度、塑性、韧性、弹性、硬度等，也包括在高低温、腐蚀、表面介质吸附、冲刷、磨损、空蚀（氧蚀）、粒子照射等力或机械能不同程度结合作用下的性能。
力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据。
充分了解、掌握金属材料的力学性能，对于合理地选择、使用材料，充分发挥材料的作用，制定合理的加工工艺，保证产品质量有着极其重要的意义。
一、强度强度是材料受外力而不被破坏或不改变本身形状的能力。
(一)屈服点金属试样在拉伸试验过程中，载荷不再增加而试样仍继续发生塑性变形而伸长，这一现象叫做“屈服”。
材料开始发生屈服时所对应的应力，称为“屈服点”，以σs表示。
有些材料没有明显的屈服点，这往往采用σ0.2作为屈服阶段的特征值，称为屈服强度。
（二）抗拉强度拉伸试验时，材料在拉断前所承受的最大标称应力，即拉伸过程中最大力所对应的应力，称为抗拉强度，以σb表示。
二、塑性塑性是金属材料在外力作用下（断裂前）发生永久变形的能力，常以金属断裂时的最大相对塑性变形来表示，如拉伸时的断后伸长率和断面收缩率。
（一）伸长率金属材料在拉伸试验时试样拉断后其标距部分所伸长的长度与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，也叫伸长率，用δ表示。
（二）断面收缩率金属试样在拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率，以符号ψ表示。
三、硬度硬度是金属材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是衡量材料软硬的性能指标。
硬度不是一个单纯的、确定的物理量，而是一个由材料弹性、塑性、韧性等一系列不同性能组成的综合性能指标。
所以硬度不仅取决于材料本身，还取决于试验方法和条件。
（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（三）维氏硬度四、韧性金属在断裂前吸收变形能量的能力，称为韧性。
衡量材料韧性的指标分为冲击韧性和断裂韧性。
工程材料第一章--金属材料的力学性能
数值越大，表明材料的断裂韧性越好！
压痕法
试样表面抛光成镜面，在显微硬度仪上，以10Kg负 载在抛光表面用硬度计的锥形金刚石压头产生一压 痕，这样在压痕的四个顶点就产生了预制裂纹。根 据压痕载荷P和压痕裂纹扩展长度C计算出断裂韧性 数值（KIC）。
第一章 金属材料的力学性能
机械零部件在使用过程中一般不允许发生塑性变形，所以 屈服强度是零件设计时的主要依据，也是评定材料强度的 重要指标之一
（三）抗拉强度
表明试样被拉断前所能承载的最大应力
σb＝ Fb / A0
Fb :试样在破断前所承受的最大载荷
➢ 表示塑性材料抵抗大量均匀塑性变形的能力，也 表示材料抵抗断裂的强度，即断裂强度。
若F 确定，硬度值只与压痕投影的两对角线的平均长 度d有关，d越大，HV越小。
维氏硬度值一般只写数值。 硬度值+硬度符号+试验力大小（kgf）及试验力保持时 间（10-15s不标注）
提问
640HV30的具体意义？
表示在30kgf的试验载荷作用下，保持10-15s时 测得的维氏硬度值为640。
640HV30/20的具体意义？
布氏硬度值单位为N/mm2，但一般只写数值。 硬度值+硬度符号+球体直径+试验力大小及试验力保持 时间（10-15s不标注）
提问
170HBW10/1000/30的具体意义？
表示用直径10mm的硬质合金球，在9807 N(1000 kgf) 的试验载荷作用下，保持30s时测得的布氏硬度值为170。
530HBW5/750的具体意义？
➢ 抗拉强度是零件设计时的重要依据，也是评定金 属材料的强度重要指标之一。
金属材料的力学性能
(a)试样 (b)伸长 (c)产生缩颈 (d)断裂
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
（一）强度
1. 定义:强度是指金属材料抵抗塑性变形和断 裂的能力，是工程技术上重要的力学性能指 标。由于材料承受载荷的方式不同，其变形 形式也不同，分为抗拉、抗扭、抗压、抗弯、 抗剪等的强度。
最常用的强度是抗拉强度或强度极限σb。
1.变动载荷和循环应力
金属疲劳产生的原因
1.变动载荷
——引起疲劳破坏的外力，指载荷大小、甚至方
向均随时间变化的载荷，其在单位面积上的平均
值即为变动应力。
变动应力可分为规则周期变动应力(也称循环应力) 和无规则随机变动应力两种。
GB/T 228-2002新标准 名称 屈服强度① 符号 －
GB/T 228-1987旧标准 名称 屈服点 符号 σs
上屈服强度
下屈服强度 规定残余延伸 强度 抗拉强度 断后伸长率
ReH
ReL Rr Rm A或A11.3
上屈服点
下屈服点
σsU
σsL
规定残余延伸 σr 应力 抗拉强度 断后伸长率 σb δ5或δ10
第一章 金属材料的力学性能
概 述
使用性能：材料在使用过程中所表现的性能。包括力学性能、
物理性能和化学性能。
工艺性能：材料在加工过程中所表现的性能。包括铸造、锻 压、焊接、热处理和切削性能等。
金属材料的力学性能是指在承受各种外加载荷（拉伸、压缩、 弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时，对变形与断裂的抵抗
冲击试样
原理
冲击韧性可以通过一次摆锤冲击试验来测定，试验 时将带有U型或V型缺口的冲击试样放在试验机架 的支座上，将摆锤升至高度H1，使其具有势能 mgH1；然后使摆锤由此高度自由下落将试样冲断， 并向另一方向升高至H2，这时摆锤的势能为mgH2。 所以，摆锤用于冲断试样的能量
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能编辑本段任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。
如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。
这种能力就是材料的力学性能。
金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。
1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。
强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为σ，单位为MPa。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs表示。
抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。
对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。
1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。
工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。
伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号δ表示。
断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用y表示。
伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。
良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。
1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。
硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。
（一）布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷P的作用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。
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第1章金属材料的力学性能一、判断题1．冲击韧性就是试样断口处单位面积所消耗的功。
（√）2．一般来说，金属材料的强度越高，则其冲击韧性越低。
（√）3．一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。
（√）4．HBW是洛氏硬度的硬度代号。
（×）5．金属材料的使用性能包括力学性能、铸造性能。
（×）6．硬度试验中，布氏硬度测量压痕的深度。
（×）7．硬度试验中，洛氏硬度测量试样表面压痕直径大小。
（×）8．断后伸长率和断面收缩率越大，表示材料的塑性越好。
（√）9．布氏硬度用于测量淬火后零件的硬度。
（×）10．洛氏硬度用于测量退火后零件的硬度。
（×）二、单项选择题1．布氏硬度值用＿ A 表示。
A. HBWB. HBSC. HRAD. HRC2．最合适用HRC来表示其硬度值的材料是＿C。
A.铝合金B.铜合金C.淬火钢D.调质钢3．在图纸上出现以下几种硬度技术条件的标注，其中＿ B 是正确的。
A．500HBS B.230HBW C.12～15HRC D.799HV4．耐蚀性是金属材料的 C 。
A.力学性能B.物理性能C.化学性能5．布氏硬度测量压痕的 A 。
A.直径B.深度C.对角线长度6. 强度、塑性测量 A 在特制的标准试样上进行。
A.需要B.不需要7.强度是金属材料的 A 。
A.力学性能B.物理性能C.化学性能8．塑性是指金属材料在静载荷作用于下，产生 B 而不破坏的能力。
A.弹性变形B.塑性变形9.HV是 D 的硬度代号。
A.布氏硬度B.洛氏硬度C.肖氏硬度D.维氏硬度10．洛氏硬度值用＿D表示。
A. HBWB. HBSC. HVD. HRC第2章金属的晶体结构一、判断题1.晶体缺陷的共同之处是它们都能引起晶格畸变。
（√）2.理想晶体的内部都或多或少地存在有各种晶体缺陷。
（×）3.室温下，金属晶粒越细，则强度越高，塑性越低。
（×）4.纯金属结晶时形核率随过冷度的增大而不断增加。
（×）5.金属型浇注比砂型浇注得到的铸件晶粒粗大。
（×）6.铸成薄壁件与铸成厚壁件晶粒粗大。
（×）7.厚大铸件的表面部分与中心部分晶粒粗大。
（×）8.α-Fe属于面心立方晶格晶格类型。
（×）9.金属Cu、Al都是面心立方晶格。
（√）10.金属实际结晶温度小于理论结晶温度。
（√）二、单项选择题1.晶体中的位错属于＿C。
A．体缺陷 B.面缺陷 C.线缺陷 D.点缺陷2．金属随温度的改变，由一种晶格类型转变为另一种晶格类型的过程，称为＿C转变。
A．物理 B．化学 C．同素异构3．α-Fe和γ-Fe分别属于＿B晶格类型。
A.面心立方晶格和体心立方晶格B.体心立方晶格和面心立方晶格C.均为面心立方晶格D.体心立方晶格4．金属结晶时，冷却速度越快，其实际结晶温度将 A 。
A．越低 B.越高 C.越接近理论结晶温度 D.不受影响5．为细化晶粒，可采用 C 。
A．快速浇注 B.低温浇注 C.加变质剂 D.以砂型代金属型6．金属实际结晶温度 C 理论结晶温度。
A.高于B.等于C. 小于7．金属Cu的晶体结构是 B 。
A.体心立方晶体结构B. 面心立方晶体结构C.密排立方晶体结构8．在体心立方晶体结构中，晶胞中的原子数为 A 个。
A.2B. 4C.69．铁素体的晶体结构为 A 。
A.体心立方晶体结构B. 面心立方晶体结构C.密排立方晶体结构10．奥氏体的晶体结构为 B 。
A.体心立方晶体结构B. 面心立方晶体结构C.密排立方晶体结构第3章铁碳合金相图一、判断题1.在铁碳合金平衡结晶过程中，只有成分为0.77%C的合金才能发生共析反应。
（×）2.一般来说，金属中的固溶体塑性较好，而金属间化合物的硬度较高。
（√）3.铁素体和奥氏体都是碳在α-Fe中的间隙固溶体。
（×）4.奥氏体是硬度较低、塑性较高的组织，适用于压力加工成形。
（√）5.渗碳体是硬而脆的相。
（√）6.铁和碳以化合物形式组成的组织称为莱氏体。
（×）7.铁素体是固溶体，有固溶强化现象，所以性能为硬而脆。
（×）8.钢铆钉一般用高碳钢制作。
（×）9.金属在固态下由于温度的改变而发生晶格类型转变的现象，称为同素异构转变。
（√）10.纯铁在770℃时发生同素异构转变。
（×）二、单项选择题1.金属间化合物的特点是＿D。
A．溶点高，硬度低 B.熔点低，硬度高B．熔点低，硬度低 D.熔点高，硬度高2.在铁碳合金相图中，发生共析转变后组织为 A 。
A．珠光体 B. 奥氏体 C.莱氏体 D. 铁素体3.奥氏体是碳在＿A固溶体。
A．Y-Fe中的间隙 B. α-Fe中的间隙 C.α-Fe中的有限 D．Y-Fe中的无限 4．铁素体的力学性能特点是＿C。
A.强度高，塑性好，硬度低B.强度低，塑性差，硬度低C.强度低，塑性好，硬度低D.强度高，塑性好，硬度高5．渗碳体的力学性能特点是＿ B 。
A．硬而韧 B.硬而脆 C.软而韧 D.软而脆6．具有共晶反应的二元合金，其中共晶成分的＿ A 性能好。
A．铸造 B.锻造 C.焊接 D.热处理7．钢铆钉一般用 C 制作。
A．高碳钢 B.中碳钢 C.低碳钢 D.铸钢8．碳钢中的Fe3C是 A 。
A．金属化合物 B.间隙固溶体 C.置换固溶体 D. 纯金属9．铁素体和渗碳体组成的机械混合物称为 A 。
A．珠光体 B. 奥氏体 C.莱氏体 D. 铁素体10．在简化铁碳平衡图中，ECF线是 A 线。
A.共晶线B. 共析线C.溶解度曲线D.液相线第4章钢的热处理一、判断题1.表面淬火既能改变钢的表面化学成分，也能改善心部的组织与性能。
（×）2.共析钢加热奥氏体后，冷却时所形成的组织主要取决于钢的加热温度。
（×）3.低碳钢或高碳钢件为便于进行机械加工，可预先进行球化退火。
（×）4.在退火状态，45钢比20钢的强度和硬度都高。
（√）5.正火的冷却速度比退火快，得到的组织细、强度、硬度高。
（√）6.球化退火主要用于过共析成分的碳钢和合金钢。
（√）7.淬火钢重新加热到Ac1点以上某一温度，保温、空冷称为回火。
（×）8.表面淬火和化学热处理都能改变钢的表面成分和组织。
（×）9.渗碳钢渗碳后不需要进行淬火处理。
（×）10.淬火+低温回火称调质。
（×）二、单项选择题1．为使低碳钢便于机械加工，常预先进行＿ B 。
A.淬火B.正火C.球化退火D.回火2．为使高碳钢便于机械加工，常预先进行＿C 。
A.淬火B.表面处理C.球化退火D.回火3．完全退火适用于＿ A 。
A.亚共析钢B.共析钢C.过共析钢4．为使65钢具有高的弹性，应进行＿B 。
A.淬火+低温回火B. 淬火+中温回火C. 淬火+高温回火D.直接油冷5．为使T8钢得到回火马氏体，应进行＿ A 。
A.淬火+低温回火B. 淬火+中温回火C. 淬火+高温回火D.直接油冷6．用低碳钢制造在工作中受较大冲击载荷和表面磨损较大零件，应采用＿B 表面热处理。
A.表面淬火B.渗碳C.氮化D.氮化离子7．为提高切削加工性能，45钢应采用 A 热处理工艺。
A.完全退火B.球化退火C.回火D.淬火＋低温回火8．为提高切削加工性能，T10钢应采用 B 热处理工艺。
A.完全退火B.球化退火C.回火D.淬火＋低温回火9．为提高钢的强度和硬度GCr15钢应采用 D 热处理工艺。
A.完全退火B.球化退火C.正火D.淬火＋低温回火10．低碳钢和低碳合金钢，经过表面渗碳后，再进行 A 。
A.淬火+低温回火B.回火C.淬火+中温回火D. 调质第5章碳素钢与合金钢一、判断题1.Q275与Q295均是碳素结构钢。
（×）2. c＜0.45%为中碳钢。
（×）3.45Mn钢是合金结构钢。
（×）4.钢中合金元素越多，则淬火后硬度越高。
（×）5.08F是优质碳素结构钢。
（√）6.所有合金元素都能提高钢的淬透性。
（×）7.制造手用锯条应选用T12钢淬火+低温回火。
（√）8.T8与20MnVB相比，淬硬性和淬透性都较低。
（×）9.Cr12钢是一种不锈钢。
（×）10.在不锈钢中，随着钢的碳的的质量分数增加，耐腐蚀性能增加。
（×）二、单项选择题1．制造手用锯条应选用＿ A 。
A．T12钢淬火+低温回火 B．Cr12MoV钢淬火+低温回火 C．65钢淬火+低温回火2．汽车、拖拉机齿轮要求表面高耐磨性，心部有良好的强韧性，应选用＿A 。
A．20CrMnTi钢渗碳淬火+低温回火 B.40Cr钢淬火+高温回火 C.55钢渗碳+淬火3．60Si2Mn板簧的热处理工艺是＿B 。
A．淬火+低温回火 B.淬火+中温回火 C.淬火+高温回火 D.再结晶退火 4．一般机床主轴宜采用以下那种材料 D 。
A.W18Cr4VB.HT300C.YG3D. 405．在下列刀具材料中，硬质合金材料牌号是 C 。
A.W18Cr4VB.T8C.YG36．在下列刀具材料中，滚齿刀材料牌号是 A 。
A.W18Cr4VB.T8C.YG37．滚动轴承钢的牌号为 C ；A.T12B. T8AC.GCr15D.20CrMnTi8．现需制造一汽车传动齿轮，要求表面具有高的硬度、耐磨性和高的接触疲劳强度，心部具有良好韧性，应采用以下哪种材料及工艺： C 。
A.T10钢经淬火+低温回火；B.45钢经调质处理；C.20钢经渗碳+淬火+低温回火。
9．要制造直径25mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合力学性能，应选用＿B 。
A．45钢正火处理 B.40钢调质处理 C.60Si2Mn钢淬火和中温回火10．汽轮机叶片的材料应选用＿ A 。
A．1Cr13 B.40Cr C.65Mn D.W18Cr4V第6章铸铁一、判断题1.可锻铸铁在高温时可以进行锻造加工。
（×）2.普通灰铸铁通过球化退火可变成球墨铸铁。
（×）3．铸铁的减震性比钢好。
（√）4．灰铸铁中的碳，主要以渗碳体形式存在。
（×）5．蠕墨铸铁牌号以RuT表示。
（√）二、单项选择题1．机床导轨用灰铸铁制造,为了提高其耐磨性可采用＿ D 。
A．渗氮处理 B.整体淬火 C.渗碳处理 D.表面淬火2．．机架应选用＿ B 。
A．白口铸铁 B.灰口铸铁 C．麻口铸铁 D.可锻铸铁3．蠕墨铸铁牌号以＿D 表示。
A．HT B．QT C．KT D．RuT4．普通车床床身一般采用＿ B 作为毛坯件。
A．锻件 B．铸件 C．焊接件 D．型材5．灰口铸铁中，石墨的形态是＿A 。
A.片状B.球状C.团絮状6．可锻铸铁中，石墨的形态是＿C 。