工程材料学-材料的力学性能培训课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
低碳钢的应力-应变曲线
1.2.1 拉伸试验
应力-应变曲线
将拉伸力—伸长曲线的纵、横坐标分别用 拉伸试样的原始截面积S0和原始标距长度 L0去除，则得到应力-应变曲线。因均系以 一常数相除，故曲线形状不变。这样的曲
线称为工程应力-应变曲线。
应力σ＝F / S0
应变ε＝ΔL/ L0
1. 弹性指标：
弹性:
1.2.1 拉伸试验
2．屈服阶段（曲线cd段）
当拉力超过Fe后继续增加，达到Fs（即曲线上 c点）时，试样的伸长突然增加。在拉伸曲线上 表现为一横平线段cd。它说明此时拉力虽然没 有增加，但试样好象屈服于外力而自行伸长， 这种现象称为屈服现象。cd段称为屈服阶段， 它所对应的外力称为屈服力，以Fs表示。
材料的力学性能：
材料用于结构零件时，其力学性能是工程设 计的基本依据；以其它性能如物理、化学性 能作为主要使用要求时，其力学性能同样也 是设计的重要参考依据。
不同的工作条件和环境下，对力学性能的要 求与侧重各有不同。
1.1.2 材料力学性能指标
§1－2 材料的静载力学性能
静载荷：
是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
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。
布氏硬度的特点
为了使同一材料用不同的P和D值测得 的HB值相同，应使P/D2=常数。
压坑面积大，误差小， 但不宜检验成品、小件、薄件； HB650 不适； 多用于毛坯及原材料。
3. 维氏硬度 HV (Viker’s hardness)
测试原理：
维氏硬度测试原理与布氏 硬度相同，不同点是压头为金 刚石四方角锥体，所加负荷较 小。所测硬度值精确。改变负 荷可测定从极软到极硬材料的 硬度。
维氏硬度值的表示方法
硬度值+HV+试验力（kgf）数字+载荷保持时间 例：640HV30/20
拉伸试验的主要力学性能指标小结
力学性 能
强度
塑性
弹性 刚性
性能指标 符号
名称
说明
σb
抗拉强度 试样在拉断前承受的最大应力值
σs
屈服强度 材料开始产生屈服现象时的应力
σ0.2
条件屈服 对于无明显屈服的材料，规定残余应变为0.2
强度
时所对应的应力值
δ（ δ5、δ10） ψ
断后伸长率 试样断后标距与原始标距之比的百分率，试 样的长度/直径比为5、10时记为δ5、δ10
1.2.1 拉伸试验
拉伸曲线分成弹性变形、屈服、均匀塑性 变形和局部塑性变形等四个阶段。
45号钢的外力-伸长曲线
1.2.1 拉伸试验
1．弹性变形阶段（曲线ob段）
在这个阶段中试样的变形是弹性的。如果在试 验过程中卸除拉力F，则试样的伸长便消失， 试样标距恢复到原长L0，不产生残余伸长。超 过b点它就会产生塑性变形。b点所对应的外力 为试样产生弹性变形的极限外力，以Fe表示。
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
洛氏硬度测试示意图
h1-h0
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
测试原理：用一定规格的压头，在一定载荷作用 下压入试样表面，然后测定压痕的深度来计算并 表示其硬度的大小，用符号HR来表示。
主要有HRA、HRB、HRC、HRF等。
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）
在此阶段中，试样的一部分产生塑性变形，虽 然这一部分截面减小，使此处承受负荷能力下 降。但由于变形强化的作用而阻止塑性变形在 此处继续发展，使变形推移到试样的其它部位。 这样、变形和强化交替进行，就使试样各部位 产生了宏观上均匀的塑性变形。曲线上的d点是 屈服阶段结束点也是加工硬化开始点。
工程材料学
南京航空航天大学 梁文萍
第一章 材料的力学性能
材料的静载力学性能 ◇拉伸试验 ◇硬度
材料的动载载力学性能 ◇冲击试验 ◇疲劳试验
断裂韧性
学习目的和要求
1. 理解材料常用力学性能指标的物理意义。
2. 了解强度、塑性、硬度及冲击韧性指标的测 试方法以及使用这些指标时应注意的局限性， 重点掌握布氏硬度和洛氏硬度的优缺点、相 互关系以及应用场合。
5. 里氏硬度（Leeb’s hardness）:
测试原理：
里氏硬度试验也是动载荷试验法，它是 用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度 冲击试样表面，用冲头(碳化钨球)的回弹速度表 征金属的硬度值。里氏硬度的符号为HL。
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。
Βιβλιοθήκη Baidu
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。
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）
试样在屈服力Fs作用下，屈服变形直至d点，至 此，屈服阶段已告结束。此后必须进一步增加 拉力才能使试样进一步伸长。在de这一阶段中， 金属变形具有另一种特点．即随着变形量的增 加金属不断强化，这种现象称为加工硬化（或 变形强化）。表现在拉伸曲线上就是de段不断 上升。
布氏硬度计
用于测定硬度不高的 金属材料。主要有铸 铁、有色金属、低合 金结构钢、结构调质 钢等。
1. 布氏硬度( Brinell-hardness )
测定原理：
用一定大小的载荷P，把直 径为D的淬火钢球压入被测金 属的表面，保持一定的时间后 卸除载荷，用金属压痕的表面 积，除载荷所得的商值即为布 氏硬度值。
δ > 10%
属塑性材料
3. 塑性指标：
断面收缩率ψ： 断后试样横截面积的最大缩减量与原始横截
面积之比的百分率，即：
S0 SK 100% S0
3. 塑性指标：
材料的塑性指标一般不直接用于机械设计计算。 零件遭受意外过载或冲击时，通过塑性变形可 以避免突然断裂。 材料具有一定塑性可保证某些成型工艺（如冷 冲压、轧制、冷弯等）顺利进行。 对于金属材料，塑性指标还反映了其冶金质量 的好坏。
象，规定产生0.2%的残余变形时材料所承受 的应力。
强度极限（抗拉强度）σb ： 试样能承受的最大应力。表征材料对最大
均匀变形的抗力。
2. 强度指标：
比强度 ：
材料的强度值与密度值之比
名称 纯铝 纯铁 纯钛
密度(g / cm3) 2.7 7.87 4.5
强度( MPa ) 80～100 180～280 405～500
1.2.1 拉伸试验
4．局部塑形变形阶段（曲线ef段）
在这一阶段，变形将全部局限于试样的缩颈 处．使缩颈部位的横截面积急剧减小。因此外 力F不断降低，缩颈部位仍继续伸长，最后就 在缩颈处产生断裂。拉伸曲线上与e点相对应的 外力Fb．为试样断裂前所能承受的最大拉力。
1.2.1 拉伸试验
应力-应变曲线
1.2.1 拉伸试验
1．弹性变形阶段（曲线ob段）
在弹性变形阶段内的oa段，试样的伸长与外力 成正比例直线关系，即每增加一定外力，就对 应一定的伸长量，因此，oa段也称为线弹性变 形阶段。一旦外力超过曲线上的a点时，正比例 关系就破坏了。而该点对应的外力Fp称为比例 变形的极限外力。ab段为弹性变形的非线性阶 段，此阶段很短，一般不容易观察到。
1. 弹性指标：
弹性模量E（在工程上也称材料的刚度） ：
应力-应变曲线上完全弹性变形阶段,应力 与应变的比值,即:
E
E主要取决于金属的本身性质，难以通过合 金化、热处理和加工的办法使之改变。
1. 弹性指标：
弹性模量E （在工程上也称材料的刚度） ：
它表示材料在外载荷F作用下抵抗弹性变形的能力。 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间 的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大， 所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹 性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组 织会对材料的强度（如屈服强度、抗拉强度）有显 著影响，但对材料的刚度影响不大。
2. 强度指标：
强度： 表征材料对变形和断裂的抗力的指标，单位
为MPa或N/mm2。
屈服强度 σs： 试样屈服时承受的最小应力 。表征材料对明显
塑性变形的抗力。屈服是指拉伸过程中，应力不增 加或有所下降而试样能继续变形的状态。
2. 强度指标：
条件屈服强度σ0.2 ： 某些材料在拉伸试验中没有明显的屈服现
金属材料受外力作用时产生变形，当外力 去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。
弹性变形:
随完全卸载而消失的变形。
刚性:
材料抵抗弹性变形的能力。
1. 弹性指标：
弹性极限σe ：
完全卸载后不出现任何明显残余应变的最大应力,
即:
e
Fe So
比例极限σp ：
金属拉伸曲线的初始阶段，力与变形成直线比例 关系，而这个阶段的最大应力称为比例极限。
布氏硬度测量示意图
HBW F
2F
S D(D D2 d 2 )
适用范围:
❖ ＜450HBS ❖ ＜650HBW
布氏硬度测试规范：
根据材料的软硬和试样的不同选择合适的载荷P与钢球 直径D。d/D应在0.24~0.6之间。
布氏硬度值的表示方法
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号 后面的数字按顺序分别表示球体直径（mm）、载荷 及（N）载荷保持时间（s） 。
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
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： LK L0 100%
L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
§1－1 材料的力学性能
1.1.1 概念与定义
材料的性能：材料在外界因素作用下所表现 出来的行为。
力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能
1.1.1 概念与定义
材料的力学性能： 材料在一定环境因素下承受外加
载荷所表现出来的行为，通常表现 为变形（几何形状和尺寸的变化） 与断裂。
1.1.1 概念与定义
工程中常用的硬度指标有： 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度
硬度的种类及测试方法
布氏硬度 HB=F/S
材料表明局部 地区抵抗变形
的能力
压入法
加载 速率
硬度 试验 方法
静载 试验法
动载 试验法
划痕法
莫氏硬度
洛氏硬度 维氏硬度 显微硬度 肖氏硬度
锤击布氏 硬度
压痕深度
材料变形 功的大小
材料抵抗破断的能力
1. 布氏硬度( Brinell-hardness )
洛氏硬度值的表示方法
硬度值可从洛氏硬度计的百分度盘上直接读 出，标记时将硬度值置于HR前。 例：60HRC、75HRA
洛氏硬度的特点
迅速方便，可直接读数； 压坑小，适于薄材或成品的检测； 误差稍大，宜不同部位多点测量取 平均值。
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
3. 维氏硬度 HV (Viker’s hardness)
1.2.1 拉伸试验
4．局部塑形变形阶段（曲线ef段）
在de里，随着变形量的增加，变形强化能力逐 渐减小，终于发生变形强化跟不上变形的发展， 从而塑性变形集中在试样的某一部位进行，致 使该处截面不断减小，而形成“缩颈”现象。 这样，试样从产生缩颈开始就结束了均匀塑性 变形阶段而进入局部塑性变形阶段，其分界处 就是拉伸曲线上最高的e点。
断面收缩率 试样拉断处横截面积减缩量与原始横截面积 的百分比
σe
弹性极限 产生完全弹性变形时所能承受的最大应力
σp
比例极限 产生弹性变形并完全符合虎克定律时所能承
受的最大应力
E
弹性模量 完全弹性变形时应力与应变的比值，表征材
料对弹性变形的抗力
1.2.2 硬度
硬度是材料表面抵抗局部压入变形或 刻划破裂等的能力。
1.2.1 拉伸试验
应力-应变曲线
将拉伸力—伸长曲线的纵、横坐标分别用 拉伸试样的原始截面积S0和原始标距长度 L0去除，则得到应力-应变曲线。因均系以 一常数相除，故曲线形状不变。这样的曲
线称为工程应力-应变曲线。
应力σ＝F / S0
应变ε＝ΔL/ L0
1. 弹性指标：
弹性:
1.2.1 拉伸试验
2．屈服阶段（曲线cd段）
当拉力超过Fe后继续增加，达到Fs（即曲线上 c点）时，试样的伸长突然增加。在拉伸曲线上 表现为一横平线段cd。它说明此时拉力虽然没 有增加，但试样好象屈服于外力而自行伸长， 这种现象称为屈服现象。cd段称为屈服阶段， 它所对应的外力称为屈服力，以Fs表示。
材料的力学性能：
材料用于结构零件时，其力学性能是工程设 计的基本依据；以其它性能如物理、化学性 能作为主要使用要求时，其力学性能同样也 是设计的重要参考依据。
不同的工作条件和环境下，对力学性能的要 求与侧重各有不同。
1.1.2 材料力学性能指标
§1－2 材料的静载力学性能
静载荷：
是指大小不变或变化过程缓慢的载荷。
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。
布氏硬度的特点
为了使同一材料用不同的P和D值测得 的HB值相同，应使P/D2=常数。
压坑面积大，误差小， 但不宜检验成品、小件、薄件； HB650 不适； 多用于毛坯及原材料。
3. 维氏硬度 HV (Viker’s hardness)
测试原理：
维氏硬度测试原理与布氏 硬度相同，不同点是压头为金 刚石四方角锥体，所加负荷较 小。所测硬度值精确。改变负 荷可测定从极软到极硬材料的 硬度。
维氏硬度值的表示方法
硬度值+HV+试验力（kgf）数字+载荷保持时间 例：640HV30/20
拉伸试验的主要力学性能指标小结
力学性 能
强度
塑性
弹性 刚性
性能指标 符号
名称
说明
σb
抗拉强度 试样在拉断前承受的最大应力值
σs
屈服强度 材料开始产生屈服现象时的应力
σ0.2
条件屈服 对于无明显屈服的材料，规定残余应变为0.2
强度
时所对应的应力值
δ（ δ5、δ10） ψ
断后伸长率 试样断后标距与原始标距之比的百分率，试 样的长度/直径比为5、10时记为δ5、δ10
1.2.1 拉伸试验
拉伸曲线分成弹性变形、屈服、均匀塑性 变形和局部塑性变形等四个阶段。
45号钢的外力-伸长曲线
1.2.1 拉伸试验
1．弹性变形阶段（曲线ob段）
在这个阶段中试样的变形是弹性的。如果在试 验过程中卸除拉力F，则试样的伸长便消失， 试样标距恢复到原长L0，不产生残余伸长。超 过b点它就会产生塑性变形。b点所对应的外力 为试样产生弹性变形的极限外力，以Fe表示。
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
洛氏硬度测试示意图
h1-h0
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
测试原理：用一定规格的压头，在一定载荷作用 下压入试样表面，然后测定压痕的深度来计算并 表示其硬度的大小，用符号HR来表示。
主要有HRA、HRB、HRC、HRF等。
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）
在此阶段中，试样的一部分产生塑性变形，虽 然这一部分截面减小，使此处承受负荷能力下 降。但由于变形强化的作用而阻止塑性变形在 此处继续发展，使变形推移到试样的其它部位。 这样、变形和强化交替进行，就使试样各部位 产生了宏观上均匀的塑性变形。曲线上的d点是 屈服阶段结束点也是加工硬化开始点。
工程材料学
南京航空航天大学 梁文萍
第一章 材料的力学性能
材料的静载力学性能 ◇拉伸试验 ◇硬度
材料的动载载力学性能 ◇冲击试验 ◇疲劳试验
断裂韧性
学习目的和要求
1. 理解材料常用力学性能指标的物理意义。
2. 了解强度、塑性、硬度及冲击韧性指标的测 试方法以及使用这些指标时应注意的局限性， 重点掌握布氏硬度和洛氏硬度的优缺点、相 互关系以及应用场合。
5. 里氏硬度（Leeb’s hardness）:
测试原理：
里氏硬度试验也是动载荷试验法，它是 用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度 冲击试样表面，用冲头(碳化钨球)的回弹速度表 征金属的硬度值。里氏硬度的符号为HL。
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。
Βιβλιοθήκη Baidu
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。
1.2.1 拉伸试验
3．均匀塑形变形阶段（曲线de段）
试样在屈服力Fs作用下，屈服变形直至d点，至 此，屈服阶段已告结束。此后必须进一步增加 拉力才能使试样进一步伸长。在de这一阶段中， 金属变形具有另一种特点．即随着变形量的增 加金属不断强化，这种现象称为加工硬化（或 变形强化）。表现在拉伸曲线上就是de段不断 上升。
布氏硬度计
用于测定硬度不高的 金属材料。主要有铸 铁、有色金属、低合 金结构钢、结构调质 钢等。
1. 布氏硬度( Brinell-hardness )
测定原理：
用一定大小的载荷P，把直 径为D的淬火钢球压入被测金 属的表面，保持一定的时间后 卸除载荷，用金属压痕的表面 积，除载荷所得的商值即为布 氏硬度值。
δ > 10%
属塑性材料
3. 塑性指标：
断面收缩率ψ： 断后试样横截面积的最大缩减量与原始横截
面积之比的百分率，即：
S0 SK 100% S0
3. 塑性指标：
材料的塑性指标一般不直接用于机械设计计算。 零件遭受意外过载或冲击时，通过塑性变形可 以避免突然断裂。 材料具有一定塑性可保证某些成型工艺（如冷 冲压、轧制、冷弯等）顺利进行。 对于金属材料，塑性指标还反映了其冶金质量 的好坏。
象，规定产生0.2%的残余变形时材料所承受 的应力。
强度极限（抗拉强度）σb ： 试样能承受的最大应力。表征材料对最大
均匀变形的抗力。
2. 强度指标：
比强度 ：
材料的强度值与密度值之比
名称 纯铝 纯铁 纯钛
密度(g / cm3) 2.7 7.87 4.5
强度( MPa ) 80～100 180～280 405～500
1.2.1 拉伸试验
4．局部塑形变形阶段（曲线ef段）
在这一阶段，变形将全部局限于试样的缩颈 处．使缩颈部位的横截面积急剧减小。因此外 力F不断降低，缩颈部位仍继续伸长，最后就 在缩颈处产生断裂。拉伸曲线上与e点相对应的 外力Fb．为试样断裂前所能承受的最大拉力。
1.2.1 拉伸试验
应力-应变曲线
1.2.1 拉伸试验
1．弹性变形阶段（曲线ob段）
在弹性变形阶段内的oa段，试样的伸长与外力 成正比例直线关系，即每增加一定外力，就对 应一定的伸长量，因此，oa段也称为线弹性变 形阶段。一旦外力超过曲线上的a点时，正比例 关系就破坏了。而该点对应的外力Fp称为比例 变形的极限外力。ab段为弹性变形的非线性阶 段，此阶段很短，一般不容易观察到。
1. 弹性指标：
弹性模量E（在工程上也称材料的刚度） ：
应力-应变曲线上完全弹性变形阶段,应力 与应变的比值,即:
E
E主要取决于金属的本身性质，难以通过合 金化、热处理和加工的办法使之改变。
1. 弹性指标：
弹性模量E （在工程上也称材料的刚度） ：
它表示材料在外载荷F作用下抵抗弹性变形的能力。 材料的弹性模量主要取决于结合键的本性和原子间 的结合力，而材料的成分和组织对它的影响不大， 所以说它是一个对组织不敏感的性能指标，这是弹 性模量在性能上的主要特点。改变材料的成分和组 织会对材料的强度（如屈服强度、抗拉强度）有显 著影响，但对材料的刚度影响不大。
2. 强度指标：
强度： 表征材料对变形和断裂的抗力的指标，单位
为MPa或N/mm2。
屈服强度 σs： 试样屈服时承受的最小应力 。表征材料对明显
塑性变形的抗力。屈服是指拉伸过程中，应力不增 加或有所下降而试样能继续变形的状态。
2. 强度指标：
条件屈服强度σ0.2 ： 某些材料在拉伸试验中没有明显的屈服现
金属材料受外力作用时产生变形，当外力 去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。
弹性变形:
随完全卸载而消失的变形。
刚性:
材料抵抗弹性变形的能力。
1. 弹性指标：
弹性极限σe ：
完全卸载后不出现任何明显残余应变的最大应力,
即:
e
Fe So
比例极限σp ：
金属拉伸曲线的初始阶段，力与变形成直线比例 关系，而这个阶段的最大应力称为比例极限。
布氏硬度测量示意图
HBW F
2F
S D(D D2 d 2 )
适用范围:
❖ ＜450HBS ❖ ＜650HBW
布氏硬度测试规范：
根据材料的软硬和试样的不同选择合适的载荷P与钢球 直径D。d/D应在0.24~0.6之间。
布氏硬度值的表示方法
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号 后面的数字按顺序分别表示球体直径（mm）、载荷 及（N）载荷保持时间（s） 。
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
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： LK L0 100%
L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科
δ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
§1－1 材料的力学性能
1.1.1 概念与定义
材料的性能：材料在外界因素作用下所表现 出来的行为。
力学性能 物理性能 化学性能 工艺性能
1.1.1 概念与定义
材料的力学性能： 材料在一定环境因素下承受外加
载荷所表现出来的行为，通常表现 为变形（几何形状和尺寸的变化） 与断裂。
1.1.1 概念与定义
工程中常用的硬度指标有： 布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度
硬度的种类及测试方法
布氏硬度 HB=F/S
材料表明局部 地区抵抗变形
的能力
压入法
加载 速率
硬度 试验 方法
静载 试验法
动载 试验法
划痕法
莫氏硬度
洛氏硬度 维氏硬度 显微硬度 肖氏硬度
锤击布氏 硬度
压痕深度
材料变形 功的大小
材料抵抗破断的能力
1. 布氏硬度( Brinell-hardness )
洛氏硬度值的表示方法
硬度值可从洛氏硬度计的百分度盘上直接读 出，标记时将硬度值置于HR前。 例：60HRC、75HRA
洛氏硬度的特点
迅速方便，可直接读数； 压坑小，适于薄材或成品的检测； 误差稍大，宜不同部位多点测量取 平均值。
2.洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
3. 维氏硬度 HV (Viker’s hardness)
1.2.1 拉伸试验
4．局部塑形变形阶段（曲线ef段）
在de里，随着变形量的增加，变形强化能力逐 渐减小，终于发生变形强化跟不上变形的发展， 从而塑性变形集中在试样的某一部位进行，致 使该处截面不断减小，而形成“缩颈”现象。 这样，试样从产生缩颈开始就结束了均匀塑性 变形阶段而进入局部塑性变形阶段，其分界处 就是拉伸曲线上最高的e点。
断面收缩率 试样拉断处横截面积减缩量与原始横截面积 的百分比
σe
弹性极限 产生完全弹性变形时所能承受的最大应力
σp
比例极限 产生弹性变形并完全符合虎克定律时所能承
受的最大应力
E
弹性模量 完全弹性变形时应力与应变的比值，表征材
料对弹性变形的抗力
1.2.2 硬度
硬度是材料表面抵抗局部压入变形或 刻划破裂等的能力。