第1章工程材料的力学性能

合集下载

工程材料的性能

布氏硬度操作
(3)表示方法表示方法例如：例如： 120HBS10/1000/30 （4）特点：）特点： (5)适用范围：铸铁、适用范围：铸铁、适用范围铸钢、铸钢、非铁金属材料及热处理后钢材毛坯或半成品. 毛坯或半成品
2.洛氏硬度(HR) 2.洛氏硬度(HR) 洛氏硬度 (1)测试原理测试原理： (1)测试原理： (2)表示方法表示方法： (2)表示方法：硬度标尺：HRA、硬度标尺：HRA、 HRB、 HRB、HRC C标尺最常用特点：（3）特点： (4)适用范围适用范围： (4)适用范围：在批量的成品或半成品质量检验中广泛使用. 使用.
KⅠ≥KⅠc时裂纹就会扩展而导致低应力脆断，当 KⅠ≥KⅠc时，裂纹就会扩展而导致低应力脆断，此式称为K判据。式称为K判据。
K 2 ac = 1C ）（ Yσ
Y a
1.3 材料在动载荷作用下的力学性能
动载荷是指突加的、冲击性的，动载荷是指突加的、冲击性的，大小和方向随时间而变化的载荷。时间而变化的载荷。材料在动载荷作用下的力学性能，包括冲击韧度和疲劳强度。性能，包括冲击韧度和疲劳强度。
屈服点σ 和屈服强度σ (3) 屈服点σs和屈服强度σ0.2 抗拉强度σ (4) 抗拉强度σb
(5) 塑性断后伸长率δ 1）断后伸长率δ 100% ［（L δ＝［（L1-L0）/L0］×100% 注意：注意： δ和δ5的区别
2）断面收缩率ψ 断面收缩率ψ ψ＝［(S0－S1)/S0］×100% 100%
1.布氏硬度（HB） 1.布氏硬度（HB）布氏硬度 (1)测试原理用一直径为D 测试原理： (1)测试原理：用一直径为D的钢球或硬质合金球，钢球或硬质合金球，以相应的试验力压入试样表面，保持一定时间后，力压入试样表面，保持一定时间后，卸除试验力，卸除试验力，在试样表面得到一直径为d的压痕，径为d的压痕，用试验力除以压痕表面积所得的值即为布氏硬度值，表面积所得的值即为布氏硬度值， HB表示表示。用HB表示。计算公式：计算公式：

第1章工程材料的种类和力学性能

传统的无机非金属材料之一：陶瓷
陶瓷按其概念和用途不同，可分为两大类，即普通陶瓷和特种陶瓷。
根据陶瓷坯体结构及其基本物理性能的差异，陶瓷制品可分为陶器和瓷器。
陶瓷制品
陶瓷发动机
• 普通陶瓷即传统陶瓷，是指以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎混练、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。包括日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷以及其它工业用陶瓷。
材料的强度、塑性指标是通过拉伸实验测定的。
应力 σ=F/S0
σ (N /m2) ；
F —作用力，(N) S0—试样原始截面积(m2)。
剪应力τ＝F/SO
材料单位面积上的内力称为应力（Pa），以
σ表示。
应变ε(%) ⊿L—试样标距部分伸长量，(mm)；
L0 —试样标距部分长度(mm)。ε=⊿L/L0
根据用途不同，特种玻璃分为防辐射玻璃、激光玻璃、生物玻璃、多孔玻璃、非线性光学玻璃和光纤玻璃等。
传统的无机非金属材料之三：水泥
水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。
水泥的种类很多，按其用途和性能可分为：通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类；按其所含的主要水硬性矿物，水泥又可分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以及以工业废渣和地方材料为主要组分的水泥。目前水泥品种已达一百多种。
l lO
ll lO
lO lO
l
100lO% lO
100%
剪应变 γ 剪模量 G
a h
tan
且有 G
• 弹性变形形①的弹外性力变撤形除：后当，产变生形变随σ 即消失。

工程材料力学性能

工程材料力学性能
工程材料力学性能是指材料在受力作用下所表现出的各种力学特性。

包括材料的强度、刚度、韧性、耐久性、变形特性等。

首先，强度是指材料在受力情况下的抗拉、抗压、抗剪等能力。

强度高的材料能够承受更大的外力，具有更高的抗破坏能力。

常见的工程材料如钢材、混凝土等都具有很高的强度，可以满足不同工程的需求。

其次，刚度是指材料对外力的响应程度。

刚度高的材料在受力时会有较小的变形。

材料的刚度可通过弹性模量来表示，常见的高刚度材料有钢材、铝合金等。

刚度高的材料适用于需要保持结构稳定的工程。

韧性是指材料在受力下的延展性和断裂韧性。

韧性高的材料能够在受力时发生一定的塑性变形而不断裂。

例如，钢材的韧性较好，可以在受力下发生较大的塑性变形，从而吸收能量，减轻外部冲击造成的损伤。

耐久性是指材料在长期使用和外界环境条件的影响下保持其力学性能的能力。

耐久性好的材料不易受到腐蚀、氧化等因素的影响，能够保持较长时间的使用寿命。

例如，不锈钢具有较好的耐久性，可以用于长期在潮湿环境中工作的工程。

变形特性是指材料在受力下发生形变的特点。

包括弹性变形和塑性变形。

弹性变形是指材料在力加载时产生的可恢复的形变，而塑性变形是指材料在超过其弹性限度后产生的不可回复的形
变。

材料的变形特性对于结构设计和材料选择非常重要。

综上所述，工程材料力学性能是描述材料在受力下的各种力学特性的指标。

通过对不同材料的力学性能的研究和评估，可以确保工程结构的安全可靠性，满足不同工程的实际需求。

工程材料学-1材料的力学性能

比强度 30～37 23～36 90～111
3. 塑性指标：
塑性变形：不可恢复的永久变形。塑性是表征材料断
裂前具有塑性变形的能力。
断后伸长率δ（δ5、δ10）：
断后试样标距伸长量与原始标距之比的百分率，
即： LKL010% 0
L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
δ > 10%
材料的静载力学性能指标：
主要有强度、塑性、硬度等。
1.2.1 拉伸试验
1.2.1 拉伸试验
GB/T228-2002
标准拉伸试样
1.2.1 拉伸试验
拉伸曲线
应力-应变曲线
应力σ＝F / S0
应变ε＝Δl / l0
1.2.1 拉伸试验
试样在拉伸时的伸长和断裂过程 a）试样 b）伸长 c）产生缩颈 d）断裂
1.2.1 拉伸试验
2．屈服阶段（曲线cd段）
其实，试样在超过弹性极限的外力作用下，即在bc段．就已开始产生塑性变形。不过，此时所产生的塑性变形量甚微，不易觉察罢了。而当达到屈服阶段时，则塑性变形突然增加。因此，可以把这种拉力不增加而变形仍能继续增加的现象，表观上看作是金属从弹性变形阶段到塑性变形阶段的—个明显标志。
适用范围:
➢ 测量薄板类 ➢ HV≈HBS
维氏硬度的特点
HV值不随载荷变化，即不同载荷下的HV可相互比较；
测量精度高，测量范围广；特别适用于测定工件表面硬化层、金属镀层及薄片金属的硬度。
4. 显微硬度
测试原理：
与维氏硬度完全相同，只是所用载荷要小得多。常用于测定材料中某个相的硬度。
培训目的
工程材料学-1材料的力学性能

工程材料的力学性能

工程材料的力学性能
目录
contents
引言弹性性能塑性性能强度性能韧性性能工程材料的实际应用
01
引言
力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的性质，包括强度、硬度、塑性、韧性等。
定义
工程材料的力学性能是决定其承载能力和耐久性的关键因素，对于工程安全和经济效益具有重要意义。
重要性

定义与重要性
提高材料的疲劳强度可以通过优化材料成分、改变加工工艺、强化表面处理等方法实现。
06
工程材料的实际应用
机械制造
钢铁材料是机械制造行业的基础材料，用于制造各种机械设备、交通工具和零部件，其耐磨、耐压、耐腐蚀的特性保证了设备的稳定性和可靠性。
建筑结构
钢铁材料广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等建筑结构中，以其高强度、高韧性、可塑性强的特点满足各种建筑需求。
韧性性能
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗破坏的能力。
材料的冲击韧性与其内部结构、温度、杂质等因素有关。
冲击韧性通常用冲击功、冲击强度等参数来衡量。
冲击韧性对于材料的抗冲击性能和安全使用具有重要的意义。
冲击韧性
断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力，是评价材料抵抗脆性断裂的重要指标。
材料的断裂韧性与其内部结构、温度、加载速率等因素有关。
详细描述
剪切模量是指在剪切应力作用下，材料抵抗剪切变形的能力。它是材料剪切刚度的度量。剪切模量越大，材料抵抗剪切变形的能力越强。
应用场景
在工程设计中，剪切模量是重要的设计参数，用于计算结构件的剪切强度和稳定性，以及预测材料在受力条件下的变形行为。
03
塑性性能
总结词
屈服强度是工程材料在受到外力作用时，开始发生屈服现象的应力极限。

工程材料第一章材料的性能及应用意义

4. 硬度与工艺性能之间有联系，可作为评定材料工艺性能的参考。
5. 硬度能较敏感地反映材料的成分与组织结构的变化，可用来检验原材料和控制冷热加工质量。
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
硬度测试方法：
1. 布氏硬度 GB231-1984 2. 洛氏硬度 GB230-1991 3. 维氏硬度 GB4342-1984
2）磨粒磨损：是指滑动摩擦时，在零件表面摩擦区内存在硬质磨粒，使磨面发生局部塑性变形、磨料嵌入和被磨料切割等过程，以致磨面材料逐步磨耗。
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
粘着磨损示意图
2020/12/11
粘着磨损磨痕
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
磨粒磨损示意图
2020/12/11
§1.2 材料的使用性能
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
2020/12/11
一、力学性能
§1.2 材料的使用性能
（六）韧性——材料在塑性变形和断裂的全过程中吸收能量的能力，它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性不足可用脆性来表达。韧性高低决定是韧性断裂，还是脆性断裂。
2020/12/11
2020/12/11
§1.3 材料的工艺性能
金属材料零件的一般加工过程
2020/12/11
§1.3 材料的工艺性能
1. 铸造性能：包括流动性、收缩、疏松、成分偏析、铸造应力、冷热裂纹倾向。 2. 锻造性能：通常用材料的塑性和强度及形变强化能力来综合衡量。 3. 焊接性能：包括焊接接头产生缺陷的倾向性和焊接接头的使用可靠性。 4. 切削加工性能：一般用材料的切削的难易程度、切削后表面粗糙度和刀具寿命等方面来衡量。 5. 热处理性能：包括淬透性、淬硬性、耐回火性、氧化与脱碳倾向及热处理变形与开裂倾向。

机械工程材料练习题参考答案

机械工程材料练习题参考答案第一章工程材料的力学性能2.有一钢试样，其直径为10mm，标距长度为50mm，当拉伸力达到18840N时试样产生屈服现象；拉伸力加至36110N时，试样产生颈缩现象，然后被拉断；拉断后标距长度为73mm，断裂处直径为6.7mm，求试样的屈服强度、抗拉强度、伸长率和断面收缩率。

解:由题中条件及计算公式得σs =Fs/So=18840/（*102/4）=240(N/mm2)σb=Fb/So=36110/（*102/4）=460(N/mm2)δ=(L1-L0)/L0×100%=(73-50)/50=46%ψ=(S0-S1)/S0×100%={*102/4)- *4)}/（*102/4）=/100=%答:试样的Re=240(N/mm2)、Rm=460(N/mm2)、δ=46%、ψ=%。

4．有一碳钢制支架刚性不足，有人要用热处理强化方法；有人要另选合金钢；有人要改变零件的截面形状来解决。

哪种方法合理？为什么？（参见教材第6页）第二章工程材料的基本知识第一部分金属的晶体结构与纯金属的结晶1.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构，分别指出其配位数、致密度、晶胞原子数、晶胞原子半径。

（参见第二章第一节）2.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？答：用来说明晶体中原子排列的紧密程度。

晶体中配位数和致密度越大，则晶体中原子排列越紧密。

3.晶面指数和晶向指数有什么不同？答：晶向是指晶格中各种原子列的位向，用晶向指数来表示，形式为[]uvw；晶面是指晶格中不同方位上的原子面，用晶面指数来表示，形式为() hkl。

4.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。

第一章工程材料的力学性能

表示方式：600HBW1/30/20 350HBW5/750
第二节材料的硬度一、布氏硬度HBW 补充说明：（1）硬度超过HB650的材料，不能做布氏硬度试验，这是因为
所采用的压头，会产生过大的弹性变形，甚至永久变形，影响实验结果的准确性，这时应改用洛氏和维氏硬度试验。（2）每个试样至少试验3次。试验时应保证两相邻压痕中心的距离不小于压痕平均直径的4倍，对于较软的金属则不得小于 6倍。压痕中心距试样边缘的距离不得小于压痕直径的2.5倍，对于软金属则不得小于3倍
可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度 HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV
第二节材料的硬度一、布氏硬度HBW （一）试验原理
布氏硬度试验规范
3 8
第二节材料的硬度一、布氏硬度HBW （二）应用范围
布氏硬度主要用于组织不均匀的锻钢和铸铁的硬度测试，锻钢和灰铸铁的布氏硬度与拉伸试验有着较好的对应关系。布氏硬度试验还可用于有色金属和软钢，采用小直径球压头可以测量小尺寸和较薄材料。布氏硬度计多用于原材料和半成品的检测，由于压痕较大，一般不用于成品检测。
最大力伸长率（Agt)：最大力时原始标距的伸长与原始标距之比的百分率。
最大力非比例伸长率（Ag)
二、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义
断后收缩率（Z）：断裂后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面各之比的百分率。
第二节材料的硬度
材料抵抗其他硬物压入其表面的能力称为硬度，它是衡量材料软硬程序的力学性能指标。
洛氏硬度计
第二节材料的硬度二、洛氏硬度HR （一）实验原理
第二节材料的硬度二、洛氏硬度HR (二)应用范围（共15个标尺）示例：60HRBW

工程材料力学性能

工程材料力学性能工程材料力学性能是指材料在力的作用下的反应和变形能力，主要包括强度、韧性、延展性、硬度、抗疲劳性、耐腐蚀性和温度承受能力等。

材料力学性能的好坏对工程建设和材料选择至关重要。

本文将从强度、韧性和延展性三个方面来探讨工程材料力学性能。

一、强度强度是指材料在受载时抵抗破坏的能力。

工程中使用的材料常常会受到连续和间歇的荷载和外力的作用。

如果材料在受力时能够保持整体的完整性和稳定性，那么可以说该材料具有良好的强度。

强度通常分为静态强度和动态强度两种。

静态强度指材料在静态荷载下的抗拉强度、抗压强度、屈服强度等。

一般来说，材料的静态强度越高，使用范围越广，但也需要考虑材料的重量、成本等其他方面因素。

在材料的选择中，需要根据具体的应用场景选择适当的强度。

动态强度指材料在动态荷载下的抗拉强度和抗压强度。

工程中常出现的冲击荷载、振动荷载、爆炸荷载等都属于动态荷载，因此动态强度是一个十分重要的性能指标。

在深水油田开发中，海底管线通常受到海流、海浪等动态荷载的作用，因此管道材料的动态强度也是一个重要的因素。

二、韧性韧性是指材料在发生变形时能够继续承受载荷的能力。

在工程建设中，材料通常需要承受多种类型的荷载，在发生局部破坏时需要具有一定的韧性才能维持完整性。

如果材料的韧性不足，就容易出现断裂、疲劳、裂纹等问题。

韧性通常分为断裂韧性和塑性韧性两种。

断裂韧性指材料在破坏前的吸收能量的能力，而塑性韧性指材料发生塑性变形时吸收能量的能力。

这两种韧性都是衡量材料耐久性和疲劳性的重要指标。

三、延展性延展性是指材料在受到拉力或挤压力作用下，在不断变形的过程中产生的延伸量。

高延展性的材料能够在受到外力时在一定程度上发生形变，而不是立即断裂或产生异形。

延展性通常用材料的伸长率和断后伸长率来衡量。

延展性对于金属、塑料、橡胶等许多工程材料都很重要，因为它们可以在受到重要载荷时产生适当的挠曲，从而减轻载荷。

例如，在建筑结构和机械工程中广泛应用高延展性的钢材，因为它能够缓冲瞬间高峰负荷并保持结构稳定。

结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案

结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案第一章材料的力学性能一、填空题1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为____________和。

2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为时的应力作为假定的屈服点，即。

3、碳素钢可分为、和。

随着含碳量的增加，钢筋的强度、塑性。

在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为。

4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是、、、。

5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为、、6、光面钢筋的粘结力由、、三个部分组成。

7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越、直径越、混凝土强度越，则钢筋的锚固长度就越长。

8、混凝土的极限压应变包括和两部分。

部分越大，表明变形能力越，越好。

9、混凝土的延性随强度等级的提高而。

同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所，最大压应力值随加荷速度的减小而。

10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。

11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力，钢筋的应力。

12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力，钢筋的应力。

二、判断题1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。

2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。

3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。

4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。

5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。

6、强度与应力的概念完全一样。

7、含碳量越高的钢筋，屈服台阶越短、伸长率越小、塑性性能越差。

8、钢筋应力应变曲线下降段的应力是此阶段拉力除以实际颈缩的断面积。

9、有明显流幅钢筋的屈服强度是以屈服下限为依据的。

10、钢筋极限应变值与屈服点所对应的应变值之差反映了钢筋的延性。

工程材料的力学性能

解： δ５=[（71-50）/50]x100%=42% S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2) S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2) Ψ=[(S0-S1)/S0]x100%=24%
练习题二
某工厂买回一批材料（要求： бs≥230MPa；бb≥410MPa；δ5≥23%； ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ 0=10mm）拉伸试验，结果如下： Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm； d1=6.3mm;问买回的材料合格吗？
时间。如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。
布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
2．洛氏硬度：
延伸率延伸率与试样尺寸有关；δ5、δ10 (L0=5d,10d)
思考:同一材料δ5 ＞ δ10？
断面收缩率
> 时，无颈缩，为脆性材料表征；
拉
< 时，有颈缩，为塑性材料表征。
伸试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
练习题一
拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为 71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率和断面收缩率的值？
介质）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。
指标 : 弹性、刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧
性、断裂韧度和疲劳强度等。

工程材料的力学性能

工程材料的力学性能
力学性能是指材料在外力作用时表现出来的性能。力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。硬度值可以间接地反映材料的强度、塑性和韧性以及材料在化学成分、金相组织和热处理工艺上的差异，因而硬度试验在工程上应用十分广泛。生产中常用的硬度试验是布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
工程材料力学性能的重要性：在机械设备及工具的设计、制造中选用工程材料时，大多以力学性能为主要依据。
08:58:10
(2) 洛氏硬度 ①洛氏硬度测试原理在初始试验力 (F0) 及总试验力 (F0+F1)先后作用下，将压头(金刚石圆锥体或钢球)压入试样表面，经规定保持时间后卸除生试验力 (F1) ，用保持初始试验力的条件下，测量的残余压痕深度增量来计算硬度。图 1--7 为用金刚石圆锥体压头进行洛氏硬度试验的示意图。从图中看出，洛氏硬度值 (HR) 是用洛氏硬度相应标尺刻度满量程(100)与残余压痕深度增量（e)之差计算硬度值。计算公式如下 HR=k-e 式中 HR--洛氏硬度值；K——常数，用金刚石圆锥体压头进行试验时K为100；用钢球压头进行试验时，K为 130；e——残余压痕深度增量，单位为0.002mm。
r 0.2
r 0.2
S0
08:58:08
机械零件在工作时如受力过大，则因过量的塑性变形而失效。当零件工作时所受的力，低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，则不会产生过量的塑性变形。材料的屈服点或规定残余伸长应力越高，允许的工作应力也越高，则零件的截面尺寸及自身质量就可以减少。因此，材料的屈服点或规定残余伸长应力是机械设计的主要依据，也是评定材料优劣的重要指标。 ②抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度。用符号 σb 表示，按下列公式计算：

工程材料的性能

第一章工程材料的性能
工程材料的性能
材料的性能：用来表征材料在给定外界条件下的行为参量，包括使用性能和工艺性能。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。
第一节材料的力学性能
=P
A y e p
E
1
b s k
ys e p
o
k' =L/L L
弹性极限e：弹性，pe段为非线性。 e与p数值相近。
强度(strength): 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。屈服极限或屈服强度(yield strength) ys：材料是否出现塑性变形的重要强度指标。极限强度(ultimate strength) b：反映材料是否破坏的重要强度指标。
(2)洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
10HRC≈HBS
洛氏硬度测试示意图洛氏硬度计
h1-h0
(3)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
适用范围: 测量薄板类 ; HV≈HBS ;
(4)肖氏硬度 HS (drop hardness )
拉伸试验机
四.低碳钢拉伸应力—应变曲线
常用拉伸试样(圆截面): 标距长度： L =10d 或5d 施加拉伸载荷P，记录P—L曲线; 或(=P/A)—(=L/L)曲线。低碳钢拉伸应力—应变曲线:
= P A
弹性屈服强化颈缩
P
d
l
P
四个阶段：
弹性阶段：卸载后变形可恢复。
k
颈缩
b
e p

工程材料第一章--金属材料的力学性能

即，裂纹产生扩展的临界状态时其尖端的应力场大小
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。

工程材料的力学性能

弹性后效
总结词
弹性后效是指材料在卸载后，弹性变形部分不能完全恢复的现象。
详细描述
当材料在弹性范围内受到外力作用时，会发生弹性变形。当外力卸载后，材料的弹性变形部分不能完全恢复，这种现象称为弹性后效。弹性后效的程度取决于材料的种类和加载条件。
03
塑性性能
屈服强度
定义
屈服强度是材料在受到外力作用时，开始发生屈服现象的应力极限。
工程材料的力学性能
目录
• 引言 • 弹性性能 • 塑性性能 • 强度性能 • 韧性性能 • 工程材料的选用01引言定义与重要性定义
工程材料的力学性能是指材料在受到外力作用时表现出的性质，如强度、硬度、韧性、弹性等。
重要性
力学性能是评价材料性能的重要指标，对于工程结构的稳定性、安全性和使用寿命具有至关重要的作用。
影响因素
材料的延伸率与材料的成分、组织结构和温度等因素有关。
弯曲强度
定义
01
弯曲强度是材料在受到弯曲应力作用时，发生弯曲破坏的应力
极限。
意义
02
弯曲强度是衡量材料抵抗弯曲变形和破坏的能力，对于材料的
弯曲性能有重要意义。
影响因素
03
材料的弯曲强度与材料的成分、组织结构、温度和受力状态等
因素有关。
04
材料选择的原则
适用性原则
材料应满足工程要求，具有所需的力学性能、耐久性和稳定性。
可行性原则
材料应易于加工、制造和安装，能够实现工程结构的制造和施工。
经济性原则
在满足性能要求的前提下，优先选择价格低廉、易于加工和采购的材料。
环保性原则
优先选择可再生、可回收、低污染的材料，减少对环境的负面影响。

第一讲工程材料的力学性能

提高表面质量，在材料表面造成一层残余压应力。
工程材料的力学性能
三、硬度表明材料表面抗其它物体压入的能力。是局部塑变抗力指标。布氏硬度HB、洛氏硬度HR、维氏硬度 HV。 1、布氏硬度HB 测定：布氏硬度计。
原理：一定载荷F作用于淬火钢球（硬质合金圆球）压入材料表面一定时间，卸载后测出压痕直径，计算出压痕面积A，则HB=F/A，单位： kg/mm2，但一般不注出单位。国标规定：HB在450以下用HBS表示；在450以上用HBW表示。测量对象：软材料，不能测量薄试样。
工程材料的力学性能
表示：640HV、800HV。适用范围：表面硬度（硬化层）。优点：载荷小，压痕浅，但测定麻烦。四、韧性 1、冲击韧性αk 表征抗冲击载荷的能力。αk=Ak/S，单位：J/cm2 通过冲击试验测定。试样有U、V型缺口试样。冲击韧性的测试按照《夏比缺口冲击试验方法》GB/T229-1994。新标准直接用冲击功表示。标准夏比U型缺口冲击试样如图4所示。
第一讲:工程材料的力学性能
主讲：曹光明
工程材料的力学性能
一、σ-ε曲线及相应的力性指标
1、弹性强度σe 4、弹性模量E
2、屈服强度σs 5、延伸率δ
二、疲劳强度
三、硬度 1、布氏硬度HB
四、韧性 1、冲击韧性
2、洛氏硬度HR 2、断裂韧性
3、抗拉强度σb 6、断面收缩率ψ
3、维氏硬度 HV
工程材料的力学性能
实际材料中存在缺陷：夹杂物、气孔等→裂纹→在应力作用下扩展 →达到临界尺寸发生失稳扩展→断裂
裂纹扩展有三种方式，如图6所示。
K1c——在裂纹扩展的临界状态下，裂纹尖端应力场强度因子值。它表
明裂纹失稳扩展的抗力大小。K1c只与材料成分、组织结构有关。

工程材料力学性能1

工程材料力学性能1金属在单向静拉伸下的力学性能金属在单向静拉伸下的力学性能本章介绍金属在拉伸状态下的力学行为，包括弹性形变、塑性形变和断裂。

重点介绍表征这些力学行为的性能指标、测试方法，以及力学行为的物理机理。

第一节拉伸力―拉伸力―伸长曲线和应力―伸长曲线和应力―应变曲线一、试件形状拉伸实验一般采用光滑的圆柱或板状（横截面为长方形）试件，试件尺寸在国家标准中有明确的规定。

以圆柱试件为例，其结构如下图所示：图1.1 圆柱拉伸试件结构图、过渡部分R、夹持部分H。

光滑试件由三个部分组成：工作部分L0（标距）二、拉伸实验由拉伸实验机拉伸试件，由附加仪器记录拉伸力F及其对应的试件标距间的绝对伸长量8L。

以F为纵坐标，8L为横坐标，做出的F―8L曲线称为拉伸力-伸长曲线，也称为拉伸图（曲线）。

三、拉伸曲线和应力拉伸曲线和应力―和应力―应变曲线1、拉伸曲线下图为退火低碳钢的拉伸曲线o8L（mm）F（N）工程材料力学性能拉伸过程中金属的变形可分为四个阶段：弹性变形（oe段）、不均匀屈服塑性变形（AC段，塑性屈服）、均匀塑性变形（CB段）、不均匀集中塑性变形（BK段，即“缩颈”现象）。

需要指出的是，塑性阶段仍然伴随弹性变形，只是此时外观上表现出不可逆的塑性变形。

2、应力―应变曲线如果以试件原始横截面AO去除拉伸力F得到应力σ，即σ= F，以原始标A0距LO去除绝对伸长8L得到应变ε，即ε=L，则拉伸曲线可以转换成应力―应L0变曲线，如下图所示。

由于原始横截面和标距为常数，所以应力―应变曲线在形状上与拉伸力―伸长曲线相似。

oσ（MPa）σe：弹性极限σs：屈服强度不同材料的应力-应变曲线差别很大，有些材料只有弹性变形阶段，如陶瓷和淬火高碳钢；有些材料没有不均匀的塑性屈服阶段，如有色金属。

工程材料力学性能第二节弹性变形一、弹性变形及其实质金属弹性变形是一种可逆的变形，是金属内原子之间引力、斥力以及外力三者之间平衡的结果。

工程材料力学性能

工程材料力学性能工程材料力学性能是指材料在外部力作用下的表现和性质。

材料的力学性能直接影响着工程结构的安全性、稳定性和使用寿命。

因此，对工程材料力学性能的研究和了解至关重要。

首先，工程材料的力学性能包括抗拉强度、抗压强度、弹性模量、屈服强度等指标。

抗拉强度是指材料在拉伸状态下所能承受的最大拉力，抗压强度则是指材料在受到压缩力时所能承受的最大压力。

而弹性模量则是衡量材料在受力时的变形程度，屈服强度则是材料开始产生塑性变形的临界点。

这些指标直接反映了材料在外部力作用下的表现，是评价材料力学性能的重要依据。

其次，工程材料的力学性能还包括疲劳性能、冲击性能、塑性性能等。

疲劳性能是指材料在长期交变载荷下所表现出的抗疲劳能力，冲击性能则是材料在受到瞬间冲击载荷时的抗冲击能力。

而塑性性能则是衡量材料在受力时的塑性变形能力。

这些指标在工程实践中同样具有重要的意义，特别是在复杂的工程环境下，材料的疲劳性能和冲击性能往往是决定工程结构安全性的关键。

此外，工程材料的力学性能还受到温度、湿度、环境腐蚀等因素的影响。

在不同的环境条件下，材料的力学性能可能会发生变化，因此在工程设计和使用中需要考虑这些因素对材料性能的影响。

同时，对于一些特殊工程要求，如航空航天、核工程等，对材料力学性能的要求更加严格，需要材料具有更高的耐高温、耐腐蚀等特殊性能。

综上所述，工程材料力学性能是工程实践中不可忽视的重要内容。

通过对材料力学性能的研究和了解，可以更好地选择合适的材料，设计合理的工程结构，确保工程的安全可靠性。

因此，对于工程材料力学性能的研究和评价，需要全面、准确地了解材料的各项力学性能指标，以及其在不同环境条件下的表现，为工程实践提供可靠的材料支撑。

第1章工程材料的力学性能

工程材料的性能

第1章 工程 材料的种类和力学性能

工程材料力学性能

工程材料学-1材料的力学性能

工程材料的力学性能

工程材料 第一章 材料的性能及应用意义

机械工程材料练习题参考答案

第一章工程材料的力学性能

工程材料力学性能

结构设计原理-第一章-材料的力学性能-习题及答案

工程材料的力学性能

工程材料的力学性能

工程材料的性能

工程材料第一章--金属材料的力学性能

工程材料的力学性能

第一讲工程材料的力学性能

工程材料力学性能1

工程材料力学性能

第1章工程材料的种类和力学性能

工程材料第一章材料的性能及应用意义