第三单元 材料的机械性能
金属材料的机械性能
金属材料的机械性能金属材料是人类使用最早、最广泛的材料之一，它们的强度、硬度、韧性等机械性能是评价其使用价值的重要指标。
机械性能是指材料在受力下表现出的变形和破坏过程。
下面，我们将从强度、硬度、韧性等方面介绍金属材料的机械性能。
一、强度强度是金属材料的最基本的机械性能之一，指的是材料在外力作用下抗拉、抗压、抗剪等方向上的承载能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。
屈服强度是指材料在受拉力作用下，开始发生塑性变形并出现显著的应力松弛时所承受的最大应力值。
抗拉强度是材料在拉伸过程中承受的最大应力值。
抗压强度是指材料在受压力作用下承受的最大压应力值。
剪切强度是指材料受到剪切应力时所承受的最大应力值。
强度的大小与金属材料的组织结构、成分、热处理等因素有关。
一般来说，金属材料的强度与其硬度成正比，而与其韧性成反比。
不同材料的强度有很大的差别，在选择材料时需要根据使用条件和要求进行合理选择。
二、硬度硬度是指材料抵抗表面受压痕的能力，是金属材料的另一个重要机械性能指标。
硬度可用于估计金属材料的抗划伤性、金属材料的耐磨性和其他机械性能。
硬度测试常用的方法有维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度等。
这些方法的基本原理都是利用不同直径和角度的硬度试验锥体或硬度试验球压入试样表面，测出不同深度下硬度的值。
金属材料的硬度与其晶粒大小、成分、组织结构、热处理等因素密切相关。
一般来说，材料的晶粒越小其硬度越大，成分和组织结构的变化也会影响材料的硬度。
三、韧性韧性是指金属材料在受力后发生变形后仍能够吸收能量的能力，它也是材料性能的重要指标之一。
韧性的大小决定了材料在受到冲击或重载作用下的抗破坏能力。
韧性可用塑性变形能或断裂韧性来表征。
塑性变形能是指材料在发生塑性变形过程中所吸收的能量，断裂韧性则是指材料在断裂点吸收的总能量。
金属材料的韧性可以通过控制材料的组织结构和成分来实现。
例如，通过加工和淬火的处理，可以使材料的晶粒细化和增强位错密度，从而提高材料的韧性。
金属材料的机械性能
金属材料的机械性能§2-1弹性体的变形与内力● 材料的机械性能(或力学性能)—材料在外力作用下表现出来的性能。
如：弹性、强度、韧性、硬度和塑性等。
● 弹性变形—卸载后可完全恢复（消失）的变形。
随外力而增加。
一切金属在外力（不超过一定限度）作用下都能产生一定的弹性变形。
● 塑性（残余）变形—卸载后不能消失的变形。
● 内力—物体因受外力而变形（弹性），其内部各质点（原子）之间因相对位置改变而引起的相互作用力● 内力由外力所引起，随外力引起的弹性变形而增大，达到一定程度就会引起构件破坏，因此分析内力是解决强、刚度问题的基础。
● 材料的机械性能多由拉压试验获得，所以本章首先讨论拉压变形及其内力。
§2-2直杆在轴向拉伸和压缩时的变形和内力● 直杆—轴线（截面形心连线）为直线的杆件。
● 轴向拉压的受力特点—外力作用线与杆轴重合；变形特点—沿轴向伸长或缩短。
● 承受拉（压）的杆件称为拉（压）杆。
● 拉（压）杆实例：连杆、活塞杆、压力容器联结法兰的螺栓等。
一、线应变纵向变形量： l l l −=∆1（原长）拉：0l ∆>；压：0l ∆< （纵向）线应变：/ll ε=∆ 拉：ε＞0；压：ε＜0 二、轴力截面法求内力： 1、假想截开在需求内力截面处将构件假想截开，以任一部分为研究对象，舍弃另一部分。
2、画受力图 包括舍弃部分对研究对象的内力3、列平衡方程求未知内力由∑X=0得 S-P=0→S=P●S —截面m —m 上分布内力的合力，轴向拉压时S 沿轴向，故称轴力。
● 轴力S 的符号规定：拉杆轴力为拉力，为正值：S ＞0（离开截面）；S压杆轴力为压力，为负值：S ＜0（指向截面）对多力杆，各截面轴力将各不相同，可用轴力图表示。
● 轴力图—表示轴力沿截面位置（杆长）变化的图。
例 画图示杆件轴力图。
设N Q Q N P P 200,100=′==′=解：a ）AB 段轴力：∑X=0 →-S 1-Q+P=0→S 1=P-Q=100-200= -100NBC 段轴力：∑X=0 →→-S 2-Q=0→S 2= -Q=-200N轴力图如右。
金属材料的机械性能-超全
金属材料的机械性能-超全引言机械性能是指材料在力学加载下的性能表现，包括强度、硬度、韧性、延展性等多个方面。
金属材料作为常用的工程材料，其机械性能的研究对于设计和制造具有重要意义。
本文将重点探讨金属材料的机械性能，并针对超全的机械性能进行阐述。
1. 金属材料的机械性能概述金属材料的机械性能是指材料在加载下所表现出的性能。
机械性能包括强度、硬度、韧性、延展性等多个方面。
1.1 强度强度是指材料抵抗外力的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。
屈服强度是指材料开始产生塑性变形时的应力值，抗拉强度是指材料在拉伸过程中的最大应力值，抗压强度则是指材料在受到压缩力时的最大应力值。
1.2 硬度硬度是指材料抵抗在其表面产生的塑性变形和划伤的能力。
硬度测试常用的方法有洛氏硬度测试、维氏硬度测试等。
1.3 韧性韧性是指材料抵抗断裂的能力。
一个韧性良好的材料能够在受到外力作用时发生塑性变形，而不会立即断裂。
1.4 延展性延展性是指材料在拉伸或压缩过程中的长度变化能力。
良好的延展性意味着材料能够发生较大的变形。
2. 金属材料的超全机械性能特点超全机械性能是指金属材料具备较高的强度、硬度、韧性和延展性等多个方面的性能。
2.1 高强度超全金属材料具有较高的强度，可以承受更大的外力。
这种高强度使得超全金属材料在工程领域具有更广泛的应用。
2.2 高硬度超全金属材料通常具有较高的硬度，能够抵抗划伤和塑性变形，提高材料的耐磨性和使用寿命。
2.3 高韧性超全金属材料具有较高的韧性，能够在受到外力作用时发生塑性变形，而不会立即断裂。
这种高韧性使得超全金属材料在承受冲击和振动载荷时具有较好的性能。
2.4 高延展性超全金属材料具有较高的延展性，能够发生较大的变形。
这种高延展性使得超全金属材料在需要变形加工的情况下具有较好的可塑性。
3. 金属材料的超全机械性能检测方法超全机械性能的检测对于金属材料的研究和应用具有重要意义。
本节将介绍几种常见的金属材料超全机械性能检测方法。
材料的机械性能指标
名称
代号
单位
解释
抗拉强度极限
（抗拉强度）
σb
Pa或N/mm2
(kgf/mm2)
规定试样收拉力作用，拉断前单位面积上所能承受的最大载荷，该指标是衡量金属材料强度的主要指标。
抗压强度极限
（抗压强度）
σy
规定试样受力作用，压坏前单位面积上所能成熟的最大载荷，该指标主要应用于低塑性材料
抗弯强度极限
（抗弯强度）
σw
规定试样受弯曲力作用，破坏前单位面积上所能承受的最大载荷
屈服强度极限
（屈服点）
σδ
Pa或N/mm2
(kgf/mm2)
规定试样所承受的载荷增加到某一限度，变形突然增加很大，不再与外力大小成正比，出现屈服现象，此时单位面积上承受的载荷。
条件屈服极限
（条件屈服强度）
σ0.2
规定试样在试验中产生屈服现象时，产生等于试样原长0.2％永久变形时的应力
伸长率（延伸率）
用短试棒
用长试棒
σ5
σ10
%
规定试样受拉力作用断裂时，伸长的长度与原有长度的百分比
试样的标距等于5倍直径
试样的标距等于10倍直径
断面收缩率
（收缩率）
ψ
规定试样受拉力作用时，断面缩小的面积与原有断面面积的百分比
冲击吸收功
（冲击功）
Akv
J
具有V型缺口的规定试样，在冲击试验中被冲断时所消耗的功
冲击韧性
（冲击值）
aku
ak
J/cm2
(kgf·m/cm2)
具有U型缺口的规定式样，在冲击实验中被冲断时所消耗的功与端口处断面面积之比
断口形貌
转变温度
材料的机械性能
金属材料的性能
⑶ 机械零件的失效形式 腐蚀 磨损 断裂 ⑷ 强度值来源 实验测定：主要来源。 理论计算：误差比较大。
金属材料的性能
2. 拉伸实验
拉伸试验录像
金属材料的性能
⑴ 实验设备 材料试验机。 ⑵ 拉伸试样 圆试样 长试样 扁试样 短试样 ⑶ 拉伸过程
金属材料的性能
金属材料的性能
应力—应变曲线的动画过程
金属材料的性能
三、硬度 1. 概念 ⑴ 定义 硬度是指材料抵抗压入塑性变形、刻划的能力。 ⑵数值意义 是衡量金属软硬的判据，压痕越小，硬度越高， 耐磨性越好。 例：以牙咬鉴定黄金与黄铜。 ⑶ 常用硬度 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、 里氏硬度、肖氏硬度等。
金属材料的性能
2.布氏硬度
布氏硬度动画
金属材料的性能
金属材料的性能
4.材料的用途 黑色多于有色； 塑料：成本低、 成形容易、 美观、耐腐蚀。 复合材料：技术、成本高， 主要用于航空航天领域。
金属材料的性能
第一节 金属材料的机械性能
1. 机械性能 又称力学性能，材料承受外力作用的能力。 2. 机械性能指标 四大项：强度、硬度、塑性、韧性。 3. 材料性能手册的使用 所查性能的测定条件与工作条件相一致，还要 考虑尺寸因素等。
金属材料的性能
4. 高温强度 飞机发动机、活塞、锅炉等。 ⑴ 高温瞬时强度 在规定温度下，以一般加载速度拉伸，σmax。 火箭发动机。 ⑵ 高温持久强度 高温下长时间承受外力作用，抵抗变形和破坏的能力。 飞机发动机。 ⑶ 高温蠕变强度 高温下材料长时间工作产生两种现象：蠕变、断裂。 在规定温度下、规定时间内产生预定应变时的应力。 核电站锅炉。
金属材料的性能
疲劳极限获得方法：通过转旋弯曲试验方法
材料机械性能
材料机械性能一种材料的机械性能是指其对载荷的特定反应。
这些性能主要分为五大类：强度、硬度、弹性、塑性以及韧性。
强度是指金属抵抗载荷的能力。
强度属性通常指的是抗拉强度，抗弯强度，抗压强度，抗扭强度，抗剪强度及抗疲劳强度。
抗拉强度是指抵抗能拉断金属的作用力的属性。
它是金属改革中最重要的因素之一。
抗压强度是指材料抵抗撞击的能力。
压缩在作用力方向上与拉伸相反。
多数的金属都有很高的抗拉强度及抗压强度。
然而，脆性材料如铸铁有很高的抗压强度但却反有中等的抗拉强度。
抗弯强度是指抵抗引起零件弯曲或偏离载荷作用方向的力的属性。
实际上，弯曲应力是拉应力和压应力的结合。
抗扭强度是指金属抵抗引起零件扭转的力的能力。
抗剪强度是指材料抵抗各种快速交替变换的应力的属性。
例如，一根活塞杆或一根轴承受完整的拉压交变应力。
来回反复的弯曲一根铁丝直到其断裂也是抗剪强度的另一个例子。
硬度是指钢抵抗冲压和穿透的属性。
硬度通常依据在标准载荷下，一个特殊的球造成的压痕区域面积或在特殊载荷下一个特殊压头造成的深度来表示的。
弹性是指材料回弹到原始形状的能力。
汽车保险杠和所有的弹簧都应具有这种能力。
塑性是指材料承受永久变形而不断裂的能力。
现在，深压成形的汽车躯干和挡板，及其它冲压成形的产品都应具有这种能力。
韧性，强度和塑性决定一种材料的韧性。
在汽车轴承、锤子、铁轨和类似产品中都需要韧性。
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4材料机械性能与检测
材料弹性模量
E（GPa） 411.0 279.1 211.4 199.5 129.8 115.7 104.9 82.7 78.0 70.3 49.9 44.7
材料
金刚石 碳化钨 碳化硅 氧化铝 铅玻璃
水晶 聚苯乙烯 有机玻璃 尼龙66 聚乙烯
橡胶 气体
E（GPa） ～965 534.4 ～470 ～415 80.1 73.1
达到增韧的效果。如用ZrO2能够增韧莫来石陶瓷、尖晶陶瓷 等。 ZrO2存在三种晶型，立方、四方、单斜。
其中四方相向单斜相的相变伴随有较大的体积变化～ 7％，这种相变体积变化是相变增韧的基础。
（五）弥散增韧
在基体中渗入具有一定颗粒尺寸的微细材料，达到增韧 的效果。微细粉体既可以是金属粉末（加入陶瓷基体之后， 以其塑性变形，来吸收弹性应变能的释放量，从而增加断裂 的表面能，改善了韧性），也可以是非金属颗粒（在与基体 生料颗粒均匀混合之后，在烧结或热压时，多半存在于晶界 相中,以高强度增加了整体的断裂表面能，特别是高温断裂 韧性）。
塑性变形中，随材料的不同，应力与应变之间 的关系相当分散，据经验固体的塑性变形行为：
στ=K(ετ)n
στ、ετ —真实应力、应变；
K—强度系数；n—形变强化系数：
n=1理想弹性体；n=0材料没有形变强化能力
金属材料n=0.1～0.5；
塑性变形中应变受速率、温度影响，与塑性变
形的微观机理有关，据经验描述速率敏感性：
στ=K’(ετ)m ετ —真实应变速率； m—应变速率敏感指数；K’—常数,单位应变速率材料流动应力
m=1粘性固体；m值越大，拉伸时抗缩颈的能力强； m=0材料没有应变速率敏感性
塑性变形机理：由晶体滑移和孪生晶引起的。
材料的机械性能
材料的机械性能材料的机械性能是指材料在外力作用下的表现和响应能力。
它是评价材料在机械应用中的性能的重要指标，影响着材料在各种工程领域的应用。
强度和韧性在材料的机械性能中，强度和韧性是两个重要的指标。
强度指的是材料抵抗外力破坏的能力，常用的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
韧性那么是指材料在外力作用下产生塑性变形的能力。
常用的韧性指标有断裂韧性、冲击韧性等。
屈服强度和抗拉强度屈服强度是指材料在受到拉伸或压缩时，开始发生塑性变形的应力值。
它是材料能够承受的最大应力，并且保持永久性变形的临界点。
而抗拉强度那么是材料在拉伸过程中能够承受的最大应力值。
抗压强度抗压强度是指材料在受到压缩力作用时的承载能力。
它是评价材料在承受压力时的稳定性和强度的重要指标。
断裂韧性断裂韧性是指材料在外力作用下，在断裂之前所能吸收的能量。
这个能量是用来克服材料内部的缺陷和割裂等破坏过程所需的。
韧性高的材料在受到外力时能够更好地抵抗破坏，具有较好的耐用性。
冲击韧性冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗断裂的能力。
冲击韧性是材料承受冲击力后，经过弯曲、撞击等复杂变形后，能够阻止断裂的能力。
对于脆性材料，冲击韧性较低，而对于韧性材料，冲击韧性较高。
材料的硬度是指材料抵抗外部压强和划痕的能力，可以反映材料的抗压性能和耐磨性能。
硬度测试方法有多种，如洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度等。
硬度测试可以有效评估材料的机械性能。
刚度和弹性模量刚度是指材料在外力作用下的变形和形状改变的抵抗能力。
弹性模量那么是指材料在受力时产生的应变和应力之间的比值。
刚度和弹性模量可以反映材料的弹性变形能力和恢复能力。
疲劳性能疲劳性能是指材料在循环载荷下的耐久性能。
材料在长期受到交变应力和应变的作用下，会逐渐发生疲劳破坏。
疲劳性能的好坏影响着材料在长期使用中的可靠性。
材料的机械性能是评估和选择材料的重要指标，关系到材料在各种工程领域的应用。
强度、韧性、硬度、刚度、疲劳性能等是评价材料机械性能的主要指标。
材料的机械性能指标
3、应变超过屈服界阶段之后，钢由于应变硬化，
应力—应变曲线开始上升，但应力与应变之间不
再呈线性关系，而应变增加较快，最后达到曲线
的最高点，材料出现颈缩而破坏，称极限强度
σb 。
材料的机械性能指标
1.1.2 钢材的塑性和韧性
钢材的塑性用静力拉伸试验中的延伸率和载面收 缩率来衡量。
延伸率：试件总伸长量与原标距之比。 延伸率是说明钢材塑性的指标，延伸率大则钢的塑性 好，加工容易，承载时虽出现较大变形而并不破坏。
材料的机械性能指标
1.2.2 钢的热处理
钢的热处理是将钢在固态下进行加 热、保温和冷却，使钢得到预期的组织 和性能的工艺方法。钢在进行加热或冷 却的过程中，内部组织将发生变化，机 械性能发生变化。但不改变其形状和尺 寸。
材料的机械性能指标
热处理在机械零件制造中占有重要的地位。例如， 钢件毛坯在切削加工之前，可以通过热处理降低其硬 度，以便于切削，加工成零件之后，又可通过热处理 提高力学性能，使零件具有良好的使用性能和较长的 使用寿命。
材料的机械性能指标
1.2 黑色金属材料
1.2.1 钢与铸铁
1.2.1.1钢及分类
钢 是 含 碳 量 在 0.0218%--2.11% 之 间 的 铁 碳 合 金 。
有些钢除了含有铁和碳这两种必备元素外，还含有其他
种类的合金元素，这些钢称为合金钢。不含合金元素的
钢称为碳素钢。钢中常见的合金元素有铬（Cr）、锰
材料的机械性能指标
表1.1-1 常用洛氏硬度标尺及适用范围
标尺 压头
载荷（kgf） 硬 度 值 有 效 范 适用范围 围
HRA 120º 圆 锥 金 刚 60 石
60——85
硬质合金、钢的表面 硬化层
材料的性能(机械性能、化学性能、生物学性能)-中国医科大
总 论 评估方法
♣ 测试次序 ♣ 初步试验,进行一般的毒性屏蔽测试(试
管培养) ♣ 第二步进行有关局部组织毒性测试 ♣ 在体内的常规试验 ♣ 临床动物实验 ♣ 临床人体实验
总 论 ADA生物学评估内容
第一步试验 细胞毒性 溶血 AMES’试验 STYLES’试验 主要致死的 口腔LP LD50 IP LD50 急性吸入
总论
（一）应力 （STRESS） 应力
是描述物体内部各点各方向的力学状态。 单位面积所受的内力即为应力。
是物体内部对外力的反应，强度与外力相 等，方向与外力相反。
总论
总论
（二）应变 （STRAIN） 描述材料在外力作用下形状变化的物 理量。 通常研究的是线应变。
总论
（三） 应力-应变曲线 （STRESS-STRAIN CURVES）
♪ 充填体与牙体热膨胀系数的差别对于治疗 效果的影响
人牙和一些材料的热膨胀系数
总论
（三）热导率
★导热是以热量进行能量传递的一种形式。 ★热导率是量度材料导热性能的物理量，又
称导热系数。 充填材料导热性能对牙髓的影响。
总论
（四） 流电性（GALVANISM）
◎在电解质溶液中存在异种金属时，不同金属
骨种植
总论
(二) 生物相容性
通常是指在特定应用条件下，材料与宿主保 持相对稳定而不被排斥的性质，又称生物 适应性和生物可接受性。
含义：1.材料不产生对机体有害的作用 2.机体环境对材料无不良影响
生物相容性
总论
生物电相容性 生物物理机械相容性 生物化学相容性
总论
（三）生物功能性
指材料与宿主之间产生活性反应，进 行能量交换，达到平衡，不断促进组 织修复，发挥生物功能作用。
锌合金材料的机械性能分析
锌合金材料的机械性能分析锌合金是一种重要的金属材料，具有强度高、耐磨损性好、弹性大、韧性好等优点。
在工业生产和日常生活中广泛应用，如汽车、飞机、电子产品、家居用品等。
本文主要从机械性能方面对锌合金材料进行分析。
一、拉伸性能拉伸性能是指材料在受到拉力作用下的变形和破坏行为。
拉伸试验是常用的材料力学性能测试方法之一。
以Zn-Al-Cu系列锌合金为例，其拉伸强度在250-300MPa之间，属于中等强度材料。
拉伸断口呈现出典型的韧窝断口和拉伸纤维混杂断口。
二、硬度硬度是材料的抗压性能。
硬度测试是衡量材料耐磨损能力的重要方法之一。
测量方法包括布氏硬度、维氏硬度、洛氏硬度等。
锌合金的硬度范围在55-100之间，与其他金属材料相比较低，但较易加工成型。
三、冲击性能冲击性能是指材料受到冲击时，能吸收冲击能量的能力。
冲击试验是材料韧性测试的重要方法之一。
以Zn-Al-Cu系列锌合金为例，其冲击韧性在60-80J/cm^2之间，远远高于一般的铸铁和铸钢材料。
四、疲劳性能疲劳性能是指材料在经历多次交替载荷后，能否保持完好的力学性能。
疲劳试验是模拟材料在长期使用过程中，所受到的交替载荷变化。
以Zn-Al-Cu系列锌合金为例，其疲劳极限在60-90MPa之间，属于较高水平。
五、耐腐蚀性能耐腐蚀性能是指材料在腐蚀介质中的稳定性和耐腐蚀蚀性。
以锌合金为例，锌本身具有优异的耐腐蚀性能，但是Zn-Al-Cu系列锌合金中存在着铜等耐蚀元素，因此具有更好的耐蚀性能。
综上所述，锌合金是一种具有较高机械性能的材料，在机械制造、电子产品、家居用品等领域广泛应用。
但是锌合金脆性较高，在应用中需要注意防止应力集中等问题，以保证其正常使用寿命。
材料机械性能
材料机械性能
材料的机械性能是指材料在外力作用下所表现出来的性能，包括强度、硬度、
韧性、塑性等指标。
这些性能直接影响着材料在工程中的应用，因此对材料的机械性能进行全面的了解和评价是非常重要的。
首先，强度是材料机械性能的重要指标之一。
材料的强度是指材料在外力作用
下抵抗破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
不同材料的强度表现出来的方式也不同，比如金属材料的强度主要表现为抗拉强度和屈服强度，而混凝土材料的强度主要表现为抗压强度。
其次，硬度是材料机械性能的另一个重要指标。
材料的硬度是指材料抵抗划痕、压痕的能力。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐划伤性能，因此在一些对耐磨性要求较高的场合，选择硬度较高的材料是非常重要的。
除了强度和硬度，材料的韧性和塑性也是其机械性能的重要指标。
韧性是指材
料在受到冲击或挤压时能够吸收能量的能力，而塑性是指材料在外力作用下发生形变的能力。
通常情况下，韧性和塑性是一对矛盾体，材料的韧性高则塑性低，反之亦然。
因此在工程中需要根据具体的应用要求来选择材料的韧性和塑性。
综上所述，材料的机械性能是材料工程中非常重要的一个方面，对于材料的选择、设计和应用都有着重要的影响。
因此，对于材料的机械性能进行全面的了解和评价是非常必要的。
只有通过对材料机械性能的准确把握，才能够更好地选择和应用材料，从而保证工程的质量和安全。
材料有哪些机械性能？
材料有哪些机械性能？
材料包括的种类：金属材料和非金属材料，普创认为不论是哪种材料在外力的作用下，所表现的抵抗变形或破坏的能力，称做材料的机械性能。
性能包括：强度、塑性、弹性、脆性、韧性、断裂韧性、硬度等。
强度：材料在外力（静负荷）的作用下，抵抗其变形或破坏的能力称做强度。
抵抗万能试验机外力的能力越大，强度越高，强度的单位Pa或Mpa（N/mm2或MN/m2）。
按材料受力作用不同，强度分为抗拉强度、抗压强度和抗弯强度。
塑性：材料在外力作用下，产生永久变形而不被破坏的能力称做塑性。
材料在受外力作用时，产生的塑性变形程度越大，则塑性越好。
弹性：材料在外力作用下，产生变形，当外力取消后，仍能恢复原状称为弹性。
脆性：材料在外力作用下，没有明显的永久变形抗断裂称做脆性。
冲击韧性：材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的一种能力称做冲击韧性。
断裂韧性：材料内部存在着由于各种原因所产生的微小裂纹在外力作用下，材料抵抗该裂纹扩展的能力，称做断裂韧性。
硬度：材料抵抗比它更硬的物体在压入时而不被破坏的能力，或者说材料抵抗塑性变形、弹性变形的能力称做硬度。
材料机械性能
材料机械性能
材料的机械性能是指材料在外力作用下所表现出的力学性能，主要包括强度、
硬度、韧性、塑性和疲劳性能等。
这些性能直接影响着材料在工程中的应用，并且对材料的选择、设计和加工具有重要的指导意义。
首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。
它包括拉伸强度、抗压强度、抗弯强
度等。
材料的强度越高，其承受外力的能力就越大，因此在工程中，需要根据具体的应用场景选择具有足够强度的材料。
其次，硬度是材料抵抗划伤或压痕的能力。
硬度高的材料不容易被划伤或压痕，因此在一些对表面硬度要求较高的场合，需要选择硬度较高的材料。
韧性是材料抵抗断裂的能力，是指材料在受到外力作用下发生变形和破坏之前
所能吸收的能量。
韧性高的材料能够在受到冲击或挤压等外力作用时不易发生破裂，因此在一些需要抵抗冲击或挤压的场合，需要选择韧性较高的材料。
塑性是材料在受到外力作用下发生形变并能保持形变的能力。
塑性好的材料在
加工过程中能够更容易地进行成形，因此在一些需要进行塑性加工的场合，需要选择塑性较好的材料。
最后，疲劳性能是材料在长期交替加载下所表现出的抗疲劳性能。
疲劳性能好
的材料能够在长期交替加载下不易发生疲劳断裂，因此在一些需要经受长期交替加载的场合，需要选择疲劳性能较好的材料。
综上所述，材料的机械性能对于材料的应用具有重要的影响。
在工程中，需要
根据具体的应用场景选择具有合适机械性能的材料，以确保材料能够满足工程要求，并且能够发挥最佳的作用。
工程材料的机械性能
工程材料的机械性能
工程材料的机械性能是指材料在受外力作用下发生变形和破坏的能力，包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。
这些机械性能直接影响着材料在工程中的使用寿命和安全性。
强度是材料承受外力时抵抗变形和破坏的能力，指的是单位面积受力的大小。
强度一般分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度和弯曲强度。
其中拉伸强度指材料在拉伸作用下破坏前承受的最大拉应力，压缩强度指材料在受压作用下破坏前承受的最大压应力，剪切强度指材料在受剪作用下破坏前承受的最大剪应力，而弯曲强度指材料在受双向弯曲作用下破坏前承受的最大应力。
韧性是材料在承受外力作用下能够吸收能量的能力，是材料的抗断裂性能。
材料的韧性与其延伸、弯曲或挤压过程中的能量吸收有关。
高韧性材料具有较大的吸收能量能力，有利于承受冲击等突发性载荷的情况。
硬度指材料抵抗局部剪切和定位移动的能力，是材料的抗掉落性能和耐磨性的指标。
硬度随着材料的结晶度、淬火方式、温度、压力和纯度的变化而变化。
硬度大的材料抗大变形、变形发展缓慢，抗表面压痕和磨损，但易于破裂。
塑性是指材料在受力作用下发生塑性变形的能力，是材料的变形能力指标。
塑性能力越强，变形能力越大，材料越容易在外力作用下发生形变，具有良好的延展性、压缩性和锻造性。
在一些需求变形后恢复原状的场合，如弹簧、节能缓冲器、橡胶等方面，塑性是非常重要的性能指标。
综上所述，工程材料的机械性能是材料在应用过程中不可或缺的属性之一，它们直接影响着材料的使用范围和工程效果，不同的工程应用需要的机械性能指标也有所不同。
对材料机械性能的研究和改进，可以提高材料的可靠性、效率和经济性。
材料科学中的化学性能与机械性能
材料科学中的化学性能与机械性能材料科学是一门涵盖多方面知识的学科，其中化学性能与机械性能是重要的研究内容之一。
化学性能主要指材料在化学环境中的行为，包括材料的化学反应、耐腐蚀性等。
机械性能主要指材料在物理环境中的行为，包括材料的强度、韧性等。
在实际应用中，化学性能与机械性能对材料的使用起到至关重要的作用。
化学性能主要涉及的问题是材料与其他物质的相互作用。
材料可以镀上一层不同材质的金属或其他材料，以改变其表面性质，例如提高耐腐蚀性。
特别是对于金属材料而言，腐蚀是一个非常普遍的问题。
在许多工业领域，材料的腐蚀问题会导致设备的故障和停机，直接影响了工业生产的效率。
为了降低材料腐蚀的风险，科学家们研究出了各种防腐涂层和防腐镀层的方法。
这些方法涉及了化学反应原理、表面化学等多个科学领域的知识。
材料的耐腐蚀性是工业领域中非常重要的研究领域之一，很多研究工作都是为了提高材料的耐腐蚀性能。
机械性能主要涉及的问题是材料的强度和韧性。
强度是材料抵抗外部应力的能力，韧性是材料在受到外部应力后不失效的能力。
在材料的设计中，这两个因素非常重要。
材料的强度和韧性会直接影响材料的使用寿命。
例如，在建筑和桥梁建设中，工程师需要选择合适的材料来承担建筑的重量和受到风雨等环境的影响。
在实践中，化学性能和机械性能两者之间的关系也非常密切。
例如，某些材料在长时间的高温环境下会产生化学变化，从而影响其力学性能。
材料在高温、高压或腐蚀环境下，常常同时受到化学和机械方面的影响。
因此，在研究和应用材料时，必须同时考虑材料的化学性能和机械性能。
在材料科学中，需要运用相应的测试和分析技术来研究材料的化学性能和机械性能。
例如，材料的强度可以通过抗拉实验、弹性模量实验、硬度实验等进行测试。
而材料的化学性能可以通过使用化学试剂和化学分析仪器来进行测试分析。
总之，材料科学中的化学性能和机械性能是非常重要的研究领域，与我们的日常生产和生活息息相关。
在材料科学的研究和实践中，需要进行多方面的研究，包括材料的化学反应、表面化学、物理性能等多个方面的知识。
常用材料化学成份与机械性能
常用材料化学成份与机械性能引言在材料科学与工程中，材料的化学成份和机械性能是两个重要的方面。
化学成份指的是材料中各种元素的含量和化学结构，而机械性能则是指材料在力的作用下的响应和行为。
了解材料的化学成份和机械性能对于材料的选择、设计和应用具有重要的意义。
本文将介绍一些常用材料的化学成份和机械性能，并探讨它们之间的关系。
金属材料铁铁是一种重要的金属材料，广泛应用于各个领域。
其化学成份主要由铁元素组成，通常还含有一定比例的碳、硅、锰、硫等元素。
铁的机械性能受铁晶体结构和化学成分的影响。
纯铁具有良好的延展性和塑性，在机械应力下可发生塑性变形。
而通过控制碳含量，可以将铁制成不同的合金，如高碳钢、不锈钢等，从而改变其机械性能。
铝铝是一种轻质金属材料，具有良好的导电性和热导性。
其化学成份主要由铝元素组成，通常还含有少量的铜、锰、镁等元素。
铝的机械性能受晶体结构和化学成分的影响。
纯铝具有较低的强度和硬度，但具有良好的延展性和塑性。
通过添加其他元素，如铜和锰，可以提高铝的强度和硬度，形成铝合金，从而适应不同的工程应用。
高分子材料聚乙烯聚乙烯是一种常见的高分子材料，广泛应用于塑料制品制造。
其化学成份主要由乙烯单体组成，通过聚合反应形成长链状分子结构。
聚乙烯的机械性能受聚合度、晶体结构和分子量的影响。
低密度聚乙烯具有良好的柔韧性和伸展性，而高密度聚乙烯具有较高的强度和硬度。
聚丙烯聚丙烯是另一种常见的高分子材料，也广泛应用于塑料制品制造。
其化学成份主要由丙烯单体组成，通过聚合反应形成长链状分子结构。
聚丙烯的机械性能受聚合度、晶体结构和分子量的影响。
聚丙烯具有良好的刚性和耐热性能，适用于制造高强度的塑料制品。
玻璃材料硅酸盐玻璃硅酸盐玻璃是一种常用的无机非金属材料，应用广泛。
其化学成份主要由氧、硅和其他金属元素组成。
硅酸盐玻璃的机械性能与其化学成份和玻璃结构密切相关。
硅酸盐玻璃具有较高的硬度和抗热冲击性，但具有较低的强度和韧性。
材料机械性能
材料机械性能材料的机械性能是指材料在外力作用下的变形、破坏和承载能力等机械行为。
主要包括强度、韧性、硬度、延展性、刚性、塑性等指标。
材料的强度是材料抵抗外力作用下破坏的能力。
通常根据不同的应力模式，可以分为拉伸强度、压缩强度、剪切强度等。
拉伸强度是指材料在拉伸状态下发生破坏时所能承受的最大应力，反映了材料的抗拉能力。
压缩强度是指材料在受到压缩应力作用下破坏时所能承受的最大应力，反映了材料的抗压能力。
剪切强度是指材料在剪切状态下发生破坏时所能承受的最大应力，反映了材料的抗剪切能力。
材料的韧性是指材料在受力下能够延展变形而不断线的能力。
通常用断裂延伸率来表示材料的韧性。
高韧性的材料能够在外力作用下发生较大的变形而不断线，具有较好的抗冲击性和抗振动性。
材料的硬度是指材料抵抗表面划痕或压痕形成的能力。
硬度高表示材料的抗磨损能力强。
常用的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
材料的延展性是指材料在拉伸应力下的变形能力。
常用指标有延伸率和断面收缩率。
高延展性的材料能够在外力作用下发生较大的变形而不断裂。
材料的刚性是指材料在受力下的变形能力。
刚性高表示材料的抗变形能力强。
刚性常用弹性模量来表示，弹性模量越大，刚性越高。
材料的塑性是指材料在受力下的变形能力和保持变形的能力。
塑性好的材料能够在外力作用下发生较大的变形并能保持变形。
总之，材料的机械性能是评价材料质量的关键指标之一。
不同的应用领域和要求对机械性能有不同的要求，因此在选择和设计材料时需要综合考虑不同机械性能指标的要求，以满足实际使用的需要。
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第三单元材料的机械性能
材料的性能可以分为三个方面：（1）物理性能（2）化学性能（3）机械性能。
物理性能
密度或是比重，含水量等都属于物理性能。
化学性能
这一类包括很多化学性能。
其中包括：酸碱度、化学反应性（活性）和腐蚀性。
其中最重要的是腐蚀性，用外行人的话说，腐蚀性是指材料在特定的环境中持续使用时抵抗腐蚀的能力。
机械性能
机械性能包括下面的这些强度性能，比如：拉伸性能、压缩性能、剪切性能、扭转性能、冲击性能、疲劳性能和蠕变性能。
材料的拉伸强度是用试样的横截面积除试样承受的最大的载荷得到的。
这是在拉伸实验中，以应力为纵坐标，应变为横坐标绘制的应力-应变曲线。
对材料加载时，材料尺寸开始发生变化的初值取决于载荷的大小。
卸载后可以看到变形消失。
对许多材料而言，在达到称为弹性极限的应力值σе之前，一直表现为这样的行为。
在应力应变曲线中，我们用一段直线和其后的一个很小的偏离来描述二者的关系（见图3.1）。
σu
σy
σе
σp
在弹性范围内，达到极限应力前，应力应变是成比例的，我们把这个极限应力称为比例极限σp。
在这个区域内，金属符合胡克定律，也就是说在弹性范围内应力与应变是成比例的（弹性范围是指卸载后材料能够完全恢复原始尺寸的范围）。
在实际绘制应力应变曲线时，比例极限的载荷略小于弹性极限的载荷。
这可能是由于材料在恢复原始尺寸时的滞后效应造成的，在非铁材料中经常可以观察到这种效应。
铁和镍有明显的弹性范围，但是铜，锌，锡等即使在相对较低的应力下也表现为不完全弹性。
实际上弹性极限与比例极限能否清楚的区分开来取决于测量仪器的灵敏度。
当载荷超过弹性极限时，塑形变形开始。
同时，试样产生加工硬化。
当变形速度大于载荷增加的速度时，就达到了屈服点。
金属在屈服点前是抵抗载荷的，之后产生屈服，变形速度加快。
金属屈服时的应力称为屈服极限。
试样从Q延伸到S然后到T，在塑形流变范围内应力与应变的关系可以用曲线中的QST部分来说明。
在点T，试样断裂，这个载荷称为断裂载荷。
试样在S点承受的最大载荷除以试样初始的横截面积就得到金属最终的拉伸强度或简称拉伸强度σu。
逻辑上讲，只要超过弹性极限，金属就产生屈服，并且在不增加应力值的情况下也会最终断裂。
但是曲线上记录，即使超过弹性极限应力值也会增加。
有两个原因可以解释这种行为：
1.材料的应变强化
2.由于塑性变形产生的试样横截面积的减少
金属塑性变形量越大，硬化越严重。
金属拉伸的越严重，它的直径减少的越多，横截面积越小，这种行为持续到点S。
S点之后，面积减少的速率发生变化，超过了应力增加的速率。
应变很大以至于面积减少在某个点产生局部效应，这就是颈缩。
横截面积减少的非常快，以至于抗负载的能力实际上下降，这就是曲线上的ST段，在T点材料断裂。
伸长率δ和面积减少率Ψ表明了材料的延展性和塑性：
δ= （L-L0）/L0×100%
Ψ= （A0-A）/A0×100%
其中L0和L分别是材料的初始长度和最终长度，A0和A分别是材料的初始截面积和最终截面积。