金属力学性能复习
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，
金属材料基础知识,金属材料的力学性能
金属材料基础知识，金属材料的力学性能金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。
一般分为黑色金属和有色金属两种。
黑色金属包括铁、铬、锰等。
其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。
由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。
但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
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，这就要求金属材料必须具有一种承受机械载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。
一、力学性能--强度强度——金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
1．拉伸测试拉伸试验是指在承受轴向拉伸载荷下测定材料特性的试验方法。
利用拉伸试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其它拉伸性能指标。
2．力－伸长曲线弹性变形阶段--屈服阶段--强化阶段--缩颈阶段3．强度指标（1）屈服强度：当金属材料出现屈服现象时，在实验期间发生塑性变形而力不增加的应力点。
（2）抗拉强度Rm ：材料在断裂前所能承受的最大的应力。
二、力学性能--塑性塑性——材料受力后在断裂前产生塑性变形的能力。
1．断后伸长率A ：试样拉断后，标距的伸长量与原始标距之比的百分率。
2．断面收缩率Z ：试样拉断后，缩颈处面积变化量与原始横截面面积比值的百分率三、力学性能--硬度硬度——材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
硬度是通过在专用的硬度试验机上实验测得的。
1．布氏硬度：用球面压痕单位面积上所承受的平均压力来表示，单位为Pa，但一般均不标出：表示方法：布氏硬度用硬度值、硬度符号、压头直径、实验力及实验力保持时间表示。
当保持时间为10～15s时可不标。
应用范围：主要用于测定铸铁、有色金属及退火、正火、调质处理后的各种软钢等硬度较低的材料。
金属的力学性能
金属的力学性能复习题一、填空：1、强度是指金属材料在载荷作用下，抵抗或的能力。
2、强度的常用衡量指标有和，分别用符号和表示。
3、如果零件工作时所受的应力低于材料的或，则不会产生过量的塑性变形。
4、有一钢试样，其横截面积为100mm2，已知钢试样的ReL=314MPa，Rm=530MPa。
拉伸试验时，当受到的拉力为时，试样出现屈服现象；当受到的拉力为时，试样出现缩颈。
5、金属材料受力后在断裂之前产生的能力称为塑性。
金属材料的和越大，表示材料的塑性越好。
6、一拉伸试样的原始标距长度为50mm，直径为10mm，拉伸后试样的标距长度为79mm，缩颈处的最小直径为4.9mm，此材料的断后伸长率为，断面收缩率为。
7、500HBW5/750表示用直径为 mm，材料为的球形压头，在 N压力下，保持 s，测得的硬度值为。
8、金属材料抵抗载荷作用而的能力称为冲击韧性。
9、填出下列力学性能指标的符号：屈服强度，抗拉强度，洛氏硬度C标尺，断后伸长率，断面收缩率，冲击韧度，疲劳强度。
二、判断题：1、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。
（）2、材料的屈服强度越低，则允许的工作应力越高。
（）3、做布氏硬度实验时，在相同试验下，，压痕直径越小说明材料的硬度越低。
（）4、洛氏硬度值无单位。
（）5、在实际应用中，维氏硬度值是根据测定压痕对角线长度，再查表得到的。
（）6、布氏硬度测量法不宜用于测量成品及较薄零件。
（）7、一般用洛氏硬度机而不用布氏硬度机来检测淬火钢成品的硬度。
（）8、洛氏硬度值是根据压头压入被测定材料的压痕深度得出的。
（）9、一般来说，硬度高的材料其强度也较高。
（）10、选材时，只要满足工件使用要求即可，并非各项性能指标都越高越好。
（）三、选择题(将正确答案的序号填在括号内)1、拉伸试验时，试验拉断前所承受的最大压力的应力称为材料的( )A、屈服强度B、抗拉强度C、弹性极限2、疲劳试验时，试样承受的载荷为( )A、静载荷 B、冲击载荷 C、交变载荷3、洛氏硬度C标尺所用的压头是（） A、淬硬钢球 B、金刚石圆锥体才 C、硬质合金球4、拉伸实验可测定材料的（）指标 A、强度 B、硬度 C、韧性5、在设计机械零件进行强度计算时，一般用（）作为设计的主要依据。
第一章 金属材料的力学性能(1)
缺点：测量结果分散度大。
洛氏硬度压痕
维氏硬度
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
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
原理：
Ak mg ( H h)
二、冲击试验的应用 1.评定材料的低温变脆倾向
冷脆的含义：
韧脆转变温度
材料的冲击韧性随温 度下降而下降。在某 一温度范围内冲击韧 性值急剧下降的现象
称韧脆转变。发生韧
脆转变的温度范围称
韧
韧脆转变温度。材料
的使用温度应高于韧 脆转变温度。
体心立方金属具有韧脆转 变温度，而大多数面心立
l1 l 0 100% l0 F0 F1 100% F0
断裂后
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称 为变形。 外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形。 外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。
五万吨水压机
说明：
① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真实变 形。 ② 直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为常 数时，塑性值才有可比性。
持时间。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1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。
金属材料-力学性能及金相检验基础知识
拉伸曲线的类型
不同类型曲线上的上屈服强度和下 屈服强度（ReH和ReL）
塑性
• 是指在外力作用下，能引起金属永久变形而不发 生破断，在外力取消后仍能保持变形后的形状的 能力。 • 材料的塑性值也可以通过拉伸试验，在测得金属 材料强度的同时确定出来。通常塑性的高低用伸 长率（A、δ）和断面收缩率（Z、ψ）来衡量，其 单位为%。 • 伸长率表示拉断后试样的伸长量与原来标距长度 相比的百分数。 • 截面收缩率表示拉断后试样在断裂处的收缩面积 与原来横截面积相比的百分数。
压缩、弯曲、剪切试验
• 压缩试验与拉伸试验相似，只是受力方向相反。通常只用 于生铁、水泥等较脆的材料。抗压强度的符号是σbc ，单 位也是MPa（N/mm2）。 • 弯曲试验主要用于测定材料在弯曲力矩作用下的强度和塑 性，通常有两种加载方法：三点加载和四点加载，弯曲试 验的对象主要是对塑性变形很小或较脆的材料，在拉伸时 不易进行塑性变形测量的材料，如铸铁、硬质合金、工具 钢等，测量指标是抗弯强度和挠度。弯曲强度的符号是 σbb ，单位也是MPa（N/mm2），挠度符号是f，单位mm。 对于塑性很好的材料，弯曲试验没有什么意义，只在评定 材料工艺性能时进行冷弯试验，以观察其在弯曲到规定角 度时有无裂缝或断裂，借此评定材料的工艺质量，不进行 应力计算。试验方法是GB/T232《金属材料 弯曲试验方 法》。 • 剪切试验的对象是铆钉、销子等，其试验材料为塑性很好 的金属。剪切试验的目的是测出材料的最大错动力和相应 的应力，即剪切强度。
维氏硬度
• 表示方法：如，225HV1/20表示用1kgf（9.807N）试验力 保持20秒，测定的维氏硬度值为225。 • 对试样要求：试验面的制备要求较高，一般要求粗糙度不 大于0.2μm，但对于小负荷和显微维氏硬度试验，则要求 在0.1μm以下；而且试验面的加工也必须确保使表面产生 形变硬化。 • 优点：试验力可任意选择，可测厚薄不同的试样的厚度， 是测量最精确的一种试验方法。 • 缺点：试样制备与压痕测量较费时间，工作效率较低，只 适用于在试验室中进行，不适用大批量生产中的常规检验， 压痕较小，代表性差，受成分偏析和组织不均匀等缺陷影 响较大，因此所测硬度值的重复性差，分散度大。 • 虽然试验力可任意选择，硬度值可任意比较，但因压痕大 小不同，测量误差也不同，因此，在进行硬度值比较时， 应尽可能选择与原先测试那些试样硬度时相同的试验力。
金属的力学性能
(2)抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。 抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。 抗拉强度
1）、它表示材料抵抗断裂的能力。 ）、它表示材料抵抗断裂的能力。 ）、它表示材料抵抗断裂的能力 2）、是零件设计的重要依据；也是评定 ）、是零件设计的重要依据； ）、是零件设计的重要依据 金属强度的重要指标之一。 金属强度的重要指标之一。
拉伸试样
第一节 强度和塑性
• 2.拉伸过程 拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
3.拉伸曲线 拉伸曲线
F
e p s b k
拉伸的四个阶段
1、oe段: 弹性变形阶段。(op段：比 例 弹性变形阶段；pe段：非比例弹性变 形阶段；) 2、es段：屈服阶段。平台或锯齿。 3、sb段：强化阶段。均匀塑性变形阶段。 *b点：形成了“缩颈”。 ∆l
σe σs σb
F σb = A
b
试样断裂前的最大载荷(N) 试样断裂前的最大载荷 ( M Pa )
0
试样原始横截面积( 试样原始横截面积 mm2)
三、塑性: 塑性
是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。 是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。 1、断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收 、断面收缩率 与原始横截面积A 缩量∆ A与原始横截面积 0之比。 与原始横截面积 之比。 A0 - A 1 ψ = ——-—× 100% × A0 2、伸长率 是指试样拉断后的标距伸长量∆ L 、伸长率: 与原始标距L 之比。 与原始标距 0之比。 l 1 - l0 δ = ——-—× 100% × l0
e
σe 3.弹性极限 弹性极限: 弹性极限 Fe σe = A0 弹性极限载荷( 弹性极限载荷 N ) ( M pa ) 试样原始横截面积( 试样原始横截面积 mm2)
金属力学性能题库
问题1: 金属的强度指标包括？塑性指标包括?解答: 抗拉强度，屈服强度，比例极限；延伸率，断面收缩率问题2：采纳5倍试样测试金属的极限延伸率，比用10倍试样测试的数值______？解答: 大问题3：测试布氏硬度前需要确信的测量参数包括______，______。
解答: 载荷；压头尺寸，保压时刻，P/D2问题4：单晶体的弹性模量具有各向异性，缘故是______ ，______。
解答: 不同晶向上原子间结合能不同了；且面间距不同问题5：金属的塑性变形机制包括______。
解答: 位错滑移机制，孪生机制，扭折机制问题6：金属应变时效现象是______，形成的缘故是______。
解答: 具有物理屈服现象的金属应变超过屈服平台后，低温长时刻保温后材料强度升高，但塑性韧性下降的现象；应变超过屈服平台后，材料位错密度增大，保温后溶质原子从头钉扎高密度位错问题7：Al－4.5Cu合金过时效状态比峰时效状态具有更大的形变强化能力，缘故是______。
解答: 过时效形成的析出相尺寸大、且不可切过问题8：金属强化实质是______ 。
解答: 提高位错运动的阻力问题9: 细晶强化的本质是______。
解答: 晶粒细化后晶粒内容纳的位错塞积群中位错数量减小，需要更大的外力才能促使相邻晶粒中的位错开动问题10：杯锥状断口通常包括下面几个区域______解答: 剪切唇，星芒区，纤维区问题11：河流花腔是指______，形成的缘故是______。
解答: 解理裂纹穿越晶界扩展进程中形成的类似河流的纹理；解理裂纹穿越晶界时第一在相邻晶粒中一系列的平面上形成裂纹，随后裂纹发生汇合而形问题12：缺口致脆的缘故是______。
解答: 缺口尖端产生三向应力状态，塑性变形等效屈服强度提高问题13：阻碍裂纹尖端塑性区尺寸的因素包括______。
解答: 应力场强度因子，材料等效屈服强度，泊松比问题14：平面应变断裂韧性测量进程中试样需要处于______应力状态，缘故是______。
第03章-金属在冲击载荷下的力学性能.复习进程
§3.3 低温脆性及韧脆转变温度
一、低温脆性现象 低温下，材料的脆性急剧增加。
esp.,对压力容器、桥梁、汽车、船舶的 影响较大。
实质为温度下降，屈服强度急剧增加 。
F.C.C金属，位错宽度比较大，一般 不显示低温脆性。
9
二、韧脆转变温度
判断标准 冲击能量 低阶能对应的t1－NDT（无塑性或零塑性转变
图中各条曲线对应不同裂纹尺寸的σc –t曲线。 AC线，小裂纹的的σc –T曲线，位于σs线以上； BC线，长裂纹的σc –T曲线，与σs点相交于B点-对 应的温度即为FTE（弹性断裂转变温度 ）。 C点对应的坐标为σb和FTP（塑性断裂转变温度）。 因为在NDT附近有一不发生脆性破坏的最低应力， 于是得到A’点。 A’BC线-断裂终止线（CAT），表示不同应力水平 下脆性断裂扩展的终止温度。
弹性变形的速度4982m/s（＞声速）, 普通摆锤冲击试验的绝对变形速度5～5.5m/s。这样冲击弹性 变形总能紧跟上冲击外力的变化
2
二、影响冲击性能的微观因素
（1）位错的运动速率↑，派纳力增大，滑移临界切应力↑，金属产 生附加强化。参见图1-12.
（2）同时开动的位错源增加，增加位错密度，提高滑移系数目，塑变 极不均匀，限制了塑性变形的发展，导致屈服强度提高（多）、抗 拉强度提高（少）。参见图1-12.
•
材料塑性与 之间无单值依存关系。大多情况下，冲击时的塑性比 静拉伸的要低。高速变形时，某些金属可显示较高塑性（如密排六 方金属爆炸成型）
•
塑性和韧性随 提高而变化的特征与断裂方式有关。 如在一定加载规范和温度下，材料产生正断（因为切变抗力增加很大
）则，则随c断裂应•↗力而↗ c，变但化塑不性大可，能塑不性变随，• 也↗可而能↘。提如高材。料产生切断，
金属的力学性能
金属的力学性能
金属的力学性能是指金属材料在受力下的变形能力和承受能力。
主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属的抗拉强度是指材料在拉伸试验中能承受的最大拉应力，抗压强度则是材料在压缩试验中能承受的最大压应力。
强度越高，说明金属材料越能承受拉伸或压缩载荷。
2. 延伸性：金属的延伸性是指材料在受拉力作用下能够发生可逆塑性变形的能力，通常用延伸率来表示。
高延伸性意味着材料能够在受力下进行较大的可逆形变，适用于需要抵抗冲击或振动载荷的应用。
3. 硬度：金属的硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。
高硬度的金属能够抵抗划伤或穿刺，适用于需要较高耐磨性的应用。
4. 韧性：金属的韧性是指材料在断裂前能够吸收能量的能力，通常通过断裂韧性、冲击韧性或静态韧性来衡量。
高韧性的金属能够在受力下吸收更多的能量，抵抗断裂或破损。
5. 弹性模量：金属的弹性模量是指材料在受力下能够恢复原状的能力，也叫做弹性刚度。
高弹性模量的金属具有较大的刚度和弹性，适用于需要较好的回弹性能的应用。
以上是金属的一些基本的力学性能指标，不同金属材料具有不同的性能特点，可以根据具体需求选择合适的金属材料。
(完整版)金属力学性能测试及复习答案
金属力学性能复习一、填空题1.静载荷下边的力学性能试验方法主要有拉伸试验、弯曲试验、扭转试验和压缩试验等。
2. 一般的拉伸曲线可以分为四个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段和非均匀塑性变形阶段。
3. 屈服现象标志着金属材料屈服阶段的开始，屈服强度则标志着金属材料对开始塑性变形或小量塑性变形能力的抵抗。
4. 屈强比：是指屈服强度和抗拉强度的比值，提高屈强比可提高金属材料抵抗开始塑性变形的能力，有利于减轻机件和重量，但是屈强比过高又极易导致脆性断裂。
5. 一般常用的的塑性指标有屈服点延伸率、最大力下的总延伸率、最大力下的非比例延伸率、断后伸长率、断面收缩率等，其中最为常用的是断后伸长率和断面收缩率。
6. 金属材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力称为金属材料的韧性。
一般来说，韧性包括静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。
7. 硬度测试的方法很多，最常用的有三种方法：布氏硬度测试方法、络氏硬度的试验方法和维氏硬度实验法。
8. 金属材料制成机件后，机件对弹性变形的抗力称为刚度。
它的大小和机件的截面积及其弹性模量成正比，机件刚度=E·S.9.金属强化的方式主要有：单晶体强化、晶界强化、固溶强化、以及有序强化、位错强化、分散强化等（写出任意3种强化方式即可）。
10. 于光滑的圆柱试样，在静拉伸下的韧性端口的典型断口，它由三个区域组成：纤维区、放射区、剪切唇区。
11. 变形速率可以分为位移速度和应变速度。
二、判断题1.在弹性变形阶段，拉力F与绝对变形量之间成正比例线性关系;（√）若不成比例原因，写虎克定律。
2.在有屈服现象的金属材料中，其试样在拉伸试验过程中力不断增加（保持恒定）仍能继续伸长的应力，也称为抗服强度。
（×）不增加，称为屈服强度。
3.一般来讲，随着温度升高，强度降低，塑性减小。
（×）金属内部原子间结合力减小，所以强度降低塑性增大。
4.络氏硬度试验采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主实验力，以测量压痕的深度来计算络氏硬度。
金属材料的力学性能
多冲抗力 金属材料抵抗小能量多次冲击的能力叫做多冲 抗力。多冲抗力可用在一定冲击能量下的冲断周次N 表示。 材料的多冲抗力取决于材料强度与韧性的综合 力学性能，冲击能量高时，主要取决于材料的韧性； 冲击能量低时，主要决定于强度
摆锤式一次冲击试验视频01-05 多次冲击试验 视频01-06
金属材料的力学性能小结
2 硬度
金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的能力 称为硬度，是衡量材料软硬程度的判据，它表征 材料抵抗表面局部弹性变形、塑性变形或抵抗破 坏的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。 硬度是金属材料重要性能之一。由于测定硬 度的试验设备比较简单，操作方便、迅速，又属 无损检验，故在生产上和科研中得到广泛应用。 测定硬度的方法比较多，其中常用的硬度测 定法是压入法，即用一定的静载荷（试验力）把 压头压在金属表面上，然后通过测定压痕的面积 或深度来确定其硬度。常用的硬度试验方法有布 氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种。
布氏硬度试验的优缺点：
优点是测定的数据准确、稳定、数据重复性强， 常用于测定退火、正火、调质钢、铸铁及有色金属 的硬度。 缺点是对不同材料需要更换压头和改变载荷， 且压痕较大，压痕直径的测量也较麻烦，易损坏成 品的表面，故不宜在成品上进行试验。
布氏硬度试验视频102
2.2 洛氏硬度 洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏硬度值的计 量即，符号用HR表示，其计算公式为：
2.3 维氏硬度 维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为硬度 值计量。试验力较小，压头是锥面夹角为136°的 金刚石正四棱锥体，见图所示。维氏硬度用符号 HV表示。 维氏硬度表示方法： 在符号HV前方标出硬度值，在 HV后面按试验力大小和试验力 保持时间（10～15s不标出） 的顺序用数字表示试验条件。 例如：640HV300。
金属材料的力学性能
3、FL 段：水平线（略有波动）明显的 塑性变形屈服现象，作用的力基本不变， 试样连续伸长。
4、FL-FM曲线：弹性变形+均匀塑性变形
5、M点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。 6、K点：试件在缩颈处拉断
19
§1-4 冲击韧度
一般来说，强度、塑性均好的材料，韧度值也高。在实 际工作中常见的是承受多次小能量冲击。对多次冲击 问题： •
•
1） 如果冲击能量低，冲击周次较多时，α KV主 要取决于材料的强度，强度高则冲击韧度较好；
2） 如果冲击能量高，则主要取决于材料的塑性， 材料塑性越高则冲击韧度较好。
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面， 经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一 种压痕硬度试验。
12
§1-3 硬度
2、洛氏硬度表示方法
洛氏硬度直接在符号前面写出硬度值。可从表盘上直接读出。
如：50HRC 3、优缺点
（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品、薄件（3）数据 不够准确，应测三点取平均值（4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。
20
§1-5 疲劳强度
1.5 一、概念
疲劳强度
什么是金属的疲劳？ 疲劳强度：在指定寿命下使试样失效的应力水平。
交变应力：大小和方向随时间作周期性变化的应力。 通常规定钢铁材料的循环基数取107，有色金属取108。
21
§1-5 疲劳强度
金属的疲劳强度曲线
22
S0:试件原横截面积。 S1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
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
机械工程材料复习题
《机械工程材料》复习题第一章：金属得力学性能一、填空1、金属材料的性能包括和；使用性能主要有、、，工艺性能主要有、、。
2、常用的力学性能判据有：、、、和。
3、强度是指金属和的能力，塑性变形是指金属、发生不能，也称为永久变形。
4、强度的主要判据有、和；其符号分别为、和表示。
5、塑性是指金属材料断裂前发生的能力；一般δ或ψ值越大，。
6、硬度的试验方法较多，生产中常用的是、和。
7、500HBW5/750表示用直径为mm，材料为球形压头，在N压力下，保持s，测得硬度值为。
8、写出下列力学性能指标符号：屈服点、抗拉强度、洛氏硬度C标尺、断后伸长率、断面收缩率、冲击韧度及疲劳强度。
二、判断1、弹性变形能随载荷的去除而消失。
（）2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。
（）3、材料的屈服点值越小，则允许的工作应力越高。
（）4、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时，其压痕直径越小，材料的硬度越低。
（）5、铸铁的铸造性能比钢好，故常用来铸造形状复杂的工件。
（）三、选择1、拉伸试验时，试样拉断前所能承受的最大拉应力称为（）。
A、屈服点B、抗拉强度C、弹性极限2、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（）。
A、塑性B、硬度C、强度四、名词解释1、内力与应力：2、弹性变形与塑性变形：3、屈服点与规定屈服点：4、疲劳强度与抗拉强度：五、问答题P10 1、6、10第二章：纯金属与合金的晶体结构一、填空：1、内部的原子按一定几何形状做有规则的重复排列；内部的原子无规律的堆积在一起。
晶体具有和的特征。
2、常见金属晶格类型有、和三种。
α—Fe属于晶格，γ—Fe 晶格，Zn 晶格。
3、根据晶体缺陷的几何形态、特点，可将其分为以下三类：、、、各种缺陷处及其附近晶格均处于，直接影响到金属的力学性能，使金属的、有所提高。
4、合金是指或、（或金属与非金属元素）组成的具有的新物质。
5、按合金组元间相互作用不同合金在固态下的相结构分为和两类。
工程材料 第章金属材料力学性能
工程材料第章金属材料力学性能金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其力学性能是影响其应用广泛性的主要因素之一。
本文将介绍金属材料的力学性能及其相关测试方法。
弹性弹性是物质受力后还原原状的能力，也可以理解为物质在接受外力作用后发生形变时，恢复到原来形态的能力。
材料的弹性大小是通过杨氏模量来描述的，即杨氏模量越大，材料的弹性越好。
塑性塑性是物质在外力作用下能够发生不可逆变形的性质。
材料的塑性大小是通过屈服强度来描述的，即材料在承受一定力量后，开始发生塑性变形的能力。
韧性韧性是物质在外力作用下发生断裂前能够吸收的能量的大小。
材料的韧性大小是通过抗拉伸强度和断裂韧性来描述的，即材料在受外力作用下能够承受多大的内部应力，以及在断裂前能够吸收多少能量。
硬度硬度是一种衡量材料抗划伤能力（耐磨性）的能力。
材料的硬度大小是通过摩擦因数或洛氏硬度来描述的。
相关测试方法拉伸测试拉伸测试是最常用的测试方法之一，用于测试材料的弹性和塑性。
测试时，将材料置于拉伸试验机中，对其施加外力，力逐渐增加，直到材料发生断裂。
通过拉伸测试得到材料的弹性模量、屈服强度和抗拉伸强度。
冲击测试冲击测试用于测试材料的韧性。
测试时，将样品夹在两个夹具之间，然后在样品中心以冲击枪或重锤进行打击，通过测试分析样品在冲击时发生的形变和断裂情况，得到材料的冲击韧性参数。
硬度测试硬度测试用于测试材料的硬度。
硬度测试可通过仪器测试或直接使用洛氏硬度试验仪。
直接测试需要使用钻石针、碳化硅或者硬质合金作为冲头，用一定力度压在待测试物的表面上，通过测试压头陷入材料的深度来得到硬度值。
金属材料的力学性能分为弹性、塑性和韧性三种。
弹性通过杨氏模量表示，塑性通过屈服强度表示，韧性通过抗拉伸强度和断裂韧性表示。
同时，硬度也是材料的重要力学性能之一。
测试中最常见和重要的方法为拉伸测试、冲击测试和硬度测试。
因此，金属材料的弹性、塑性、韧性和硬度数据，在实际工程材料的选择、设计与制造中具有重要意义。
金属材料的力学性能考核试卷
B.超声波探伤
C.磁粉探伤
D.渗透探伤
（）
15.以下哪些情况下金属材料可能表现出非线性弹性特性？（）
A.高应力水平
B.低应力水平
C.高温环境
D.材料内部缺陷
（）
16.以下哪些是金属材料在高温环境下的主要失效模式？（）
A.蠕变
B.疲劳
C.应力腐蚀开裂
D.热裂
（）
17.以下哪些因素会影响金属材料的熔点？（）
三、填空题
1.杨氏模量
2. MPa
3.塑性
4.硬度
5.应力水平和材料性能
6.晶粒大小和晶体缺陷
7.蠕变
8.镀层处理
9.延伸率
10.冲击韧性
四、判断题
1. ×
2. √
3. √
4. ×
5. ×
6. ×
7. ×
8. ×
9. ×
10. ×
五、主观题（参考）
1.弹性指材料受力后能恢复原状的能力，塑性指材料在断裂前能承受永久变形的能力，韧性指材料在断裂前能吸收能量的能力。它们在工程应用中至关重要，因为它们决定了材料在受到外力时的响应行为和失效模式。
10.所有金属材料的熔点都高于室温。（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述金属材料的弹性、塑性和韧性的定义，并说明它们在工程应用中的重要性。
（）
2.疲劳破坏是金属结构失效的主要原因之一。请描述导致金属材料疲劳破坏的主要因素，并提出减少疲劳破坏的几种方法。
（）
3.试比较退火、正火、淬火和回火四种常见热处理工艺对金属材料性能的影响。
4.蠕变是由高温下的长时间应力作用导致的缓慢塑性变形。影响蠕变行为的因素包括温度、应力水平和时间。为减少蠕变，可以选用蠕变抗力更强的材料，降低工作温度，或减少应力水平。
- 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)。
金属力学性能复习部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑金属力学性能复习一、填空题1.静载荷下边的力学性能实验方法主要有拉伸实验、弯曲实验、扭转实验和压缩实验等。
2. 一般的拉伸曲线可以分为四个阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、均匀塑性变形阶段和非均匀塑性变形阶段。
3.屈服现象标志着金属材料屈服阶段的开始，屈服强度则标志着金属材料对开始塑性变形或小量塑性变形能力的抵抗。
b5E2RGbCAP4.屈强比：是指屈服强度和抗拉强度的比值，提高屈强比可提高金属材料抵抗开始塑性变形的能力，有利于减轻机件和重量，但是屈强比过高又极易导致脆性断裂。
p1EanqFDPw5.一般常用的的塑性指标有屈服点延伸率、最大力下的总延伸率、最大力下的非比例延伸率、断后伸长率、断面收缩率等，其中最为常用的是断后伸长率和断面收缩率。
DXDiTa9E3d6.金属材料在断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力称为金属材料的韧性。
一般来说，韧性包括静力韧性、冲击韧性和断裂韧性。
RTCrpUDGiT7.硬度测试的方法很多，最常用的有三种方法：布氏硬度测试方法、络氏硬度的实验方法和维氏硬度实验法。
8.金属材料制成机件后，机件对弹性变形的抗力称为刚度。
它的大小和机件的截面积及其弹性模量成正比，机件刚度=E·S.5PCzVD7HxA9.金属强化的方式主要有：单晶体强化、晶界强化、固溶强化、以及有序强化、位错强化、分散强化等<写出任意3种强化方式即可）。
jLBHrnAILg10.于光滑的圆柱试样，在静拉伸下的韧性端口的典型断口，它由三个区域组成：纤维区、放射区、剪切唇区。
11.变形速率可以分为位移速度和应变速度。
二、判断题1.在弹性变形阶段，拉力F与绝对变形量之间成正比例线性关系。
<√）若不成比例原因，写虎克定律。
2.在有屈服现象的金属材料中，其试样在拉伸实验过程中力不断增加<保持恒定）仍能继续伸长的应力，也称为抗服强度。
<×）xHAQX74J0X不增加，称为屈服强度。
3.一般来讲，随着温度升高，强度降低，塑性减小。
<×）金属内部原子间结合力减小，所以强度降低塑性增大。
4.络氏硬度实验采用金刚石圆锥体或淬火钢球压头，压入金属表面后，经规定保持时间后卸除主实验力，以测量压痕的深度来计算络氏硬度。
压入深度越深，硬度越大，反之，硬度越小。
<×）LDAYtRyKfE络氏硬度公式5.金属抗拉强度与布氏硬度HB之间有以下关系式：＝K•HB，这说明布氏硬度越大，其抗拉强度也越大。
<√）Zzz6ZB2Ltk6.弹性模量E是一个比例常数，对于某种金属来说，它是一种固有的特性。
<√）7.使用含碳量高<含碳量为0.5-0.7％）的钢，不能提高机件吸收弹性变形功。
<×）8.脆性断裂前不产生明显的塑性变形，即断裂产生在弹性变形阶段，吸收的能量很小，这种断裂是可预见的。
<×）dvzfvkwMI1是不可预见的。
9.如果一种金属材料在断口处有韧窝存在，则该材料的断裂肯定是韧性断裂。
如果一种材料是韧性断裂，则其断口处肯定有韧窝存在。
<×）rqyn14ZNXI有韧窝不一定是脆性断裂，但脆性断裂一定是有韧窝存在。
10.对于不同金属材料，其冲击功AK可能相同，而弹性功、塑性功、裂纹扩展功三这各占的比例可能相差很大，从而表现为韧脆情况差别很大。
所以，AK相同的材料其韧性不一定相同<√）EmxvxOtOco三、名词解释1.应力状态塑性系数：应力软性系数等于最大切应力<τmax）和最大正应力<Smax）的比值，用符号“α”表示。
SixE2yXPq52.包申格效应：金属预先经过少量塑性变形<1-4%）后，如果再次同向加载，则条件弹性极限与屈服强度提高，反向加载，则条件弹性极限与屈服强度降低的现象。
6ewMyirQFL3.应力集中：由于缺口存在而造成的局部应力增大现象，称为应力集中。
4.沿晶断裂：裂纹沿着晶界扩展，也可以称为晶界断裂。
5.冷脆：对于工程上常用的中低强度钢，当温度降低到某一温度时，均会出现冲击吸收功显著下降的现象，此类现象称为低温脆性。
kavU42VRUs四、影响弹性模量的主要因素是什么？<1）原子本身的性质：金属原子间结合力越大，弹性模量越大；<2）温度的影响：温度越高，金属原子间结合力减小，弹性模量减小；<3）组织结构的影响：一般来说，弹性模量不会由于热处理的工艺改变而发生明显变化。
<4）合金化的影响：少量的合金化不会影响弹性模量，只有加入大量的合金元素时，才会使E值发生明显变化。
y6v3ALoS89<5）冷变形的影响：2.冲击脆性材料和冲击韧性材料的区别是什么？其韧性因塑性变形的抗力的增加而有显著提高，因而称这种材料为冲击韧性材料。
另一种材料，塑性比较差，断裂方式为正断，这类材料在形变速度提高时，断裂抗力变化很少，又由于英便跟不上应力的变化，在达到断裂时的应变相当小的，这时材料的韧性比较低。
因此这类材料为冲击脆性材料。
M2ub6vSTnP五、计算题：有一10倍的圆形试样<长试样）其原始标距长为100mm，原始横截面直径为10mm，其拉伸试样的拉伸曲线如图所示，从O点开始，到B点达到最大值，其绝对伸长量为△L1，此时的拉伸常数β为0.38，到达T点后试样被拉断，其绝对伸长量为△L2，此时的拉伸常数γ为2.5，求这根试样的断裂伸长率是多少？0YujCfmUCw•5倍试样<短试样）•和10倍试样<长试样）•式中δ——表示断后伸长率•L1——试样拉断后的标距•L0——试样原始标距eUts8ZQVRd OA:比例弹性阶段 AD:屈服阶段 DE ：均匀塑性变形阶段 ET ：非均匀塑性变形阶段1、写出： Reh(上屈服点> A ，σ1。
Rel(下屈服点> C ，σ3。
Rm(抗拉强度点> E ，σ5。
sQsAEJkW5T2、作 最大延伸率E ，δ5。
均匀延伸率A→D，δ4-δ1。
断后伸长率T ，δ6。
3、在图中标出Rp0.2。
Rt0.5。
(σ0.2,σ0.5>•名词解释：△断裂韧性-裂纹体材料抵抗低应力脆性断裂的性能，是由强度和塑性决定的综合性能，其决定指标断裂韧度KIC 、GIC 、GMsIasNXkA A(δσB(δC(δD(δE(δT(δδσ(MPa>R 0.2 R 0.5△应力场强度因子-KI表示了裂纹尖端附近应力场的强弱程度，即KI的大小决定了裂纹尖端各点的应力大小，所以，把KI 称为应力场强度因子。
TIrRGchYzg△KIC-为平面应变条件下的断裂韧度，表示在平面应变条件下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力。
是具有Ⅰ型裂纹的材料的断裂韧性指标。
7EqZcWLZNX△-一定材料和厚度的板材，当裂纹尖端张开位移达到临界值时，裂纹将开始扩展，而小于时裂纹不扩展，可见表示材料阻止裂纹开始扩展的能力，所以，也称为材料断裂韧度。
lzq7IGf02E△疲劳极限-是材料经受无限次应力循环而不发生断裂的最大应力值。
△过载持久值-是指在高于疲劳断裂时的应力下工作机件，发生疲劳断裂时应力循环周次。
△qf-疲劳缺口敏感度评定、比较材料在交变载荷下的缺口敏感性△应力腐蚀断裂-机件拉应力和特定腐蚀环境中，经过一定时间所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂。
△K1scc-将试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子称为应力腐蚀临界应力场强度因子，以K1scc表示。
zvpgeqJ1hk△接触疲劳-又称为表面疲劳磨损或疲劳磨损。
它是指机件接触面作滚动加滑动复合摩擦时，在接触压应力作用下，经过多次应力循环后，使材料表面因疲劳损伤而产生物质损失的现象。
NrpoJac3v11.请问KI和有哪些异同点？KI是一个应力场强度因子，它的大小取决于外力大小、裂纹的形状、尺寸等，与材料性质无关。
断裂韧度KIc反映了材料本身抵抗裂纹失稳扩展能力，其数值的大小取决于材料的性质，与外力大小、裂纹形状、尺寸无关。
材料的力学性能指标。
1nowfTG4KI2.如何确定工作的最大承载能力？根据实验测定的材料断裂韧度KIc或KC，和通过探伤测定机件内部的最大裂纹尺寸2a，便可确定机件的最大承载应力σc。
fjnFLDa5Zo3.低周疲劳和高周疲劳的应力应变关系是什么？低周疲劳在机件局部可观察到宏观塑性变形。
塑性变形的发生，使得应力应变之间不再保持直线关系，呈回线关系。
tfnNhnE6e5高周疲劳由于应力水平较低，在应力循环中，不发生宏观塑性变形，故应力应变之间保持直线关系。
4.疲劳条带和贝纹线的区别和特征？疲劳条带是应力每循环一次，裂纹扩展留下的痕迹。
只有在电镜下才可看到。
疲劳条带是疲劳断口的微观特征。
贝纹线是由于载荷大小变化或机器开动、停歇等原因造成的。
贝纹线是疲劳断裂的宏观特征。
5.说明影响氢脆断裂和应力腐蚀断裂的主要影响因素有哪些？影响氢脆因素有环境介质、应力场强度和材料是决定氢脆的主要因素。
<氢蚀、白点<发纹）、氢化物致脆、氢致延滞断裂）。
HbmVN777sL影响应力腐蚀因素有环境介质的影响、力学因素的影响、材料强度<成分和显微组织）的影响。
6.粘着磨损和磨料磨损的作用机理的区别在于什么地方？粘着磨损是在滑动摩擦条件下，由于接触面局部发生粘着，当摩擦副相对运动时粘着处又分开，使接触面上有小颗粒被拉拽出来，这种过程反复进行多次即造成粘着磨损。
V7l4jRB8Hs磨料磨损是指在摩擦过程中摩擦副双方接触面之间存在硬的颗粒或硬的突起物，引起材料的磨损。
磨损的结果是在金属表面上划出沟槽。
一般情况下磨料比物体材料硬，所以磨损严重，这种磨损造成的危害较大。
83lcPA59W97.磨损过程的三个阶段<1）跑合阶段。
<2）稳定磨损阶段<正常磨损阶段）。
<3）剧烈磨损阶段。
8. 影响蠕变极限和持久强度的因素：<1）合金化学成分<2）冶金工艺影响<3）热处理工艺影响4.晶粒度加1：蠕变极限---高温长期载荷下材料抵抗塑性变形的抗力指标加2：持久强度---是试样在一定温度和规定时间内不发生蠕变断裂的最大应力值加3：高温强度与常温强度有何异同点相同点:常温下屈服强度σ0.2和高温下的蠕变极限都是抵抗塑性变形的指标.不同点:常温下材料力学性能与负荷持续时间无关,高温下材料抗拉强度随负荷持续时间增长而降低.常温下应力大于屈服强度才会发生塑性变形而高温下应力小于屈服强度也会发生塑性变形mZkklkzaaP高温下同一材料会在不同的高温下强度会或高或低,而常温不会.加4：疲劳极限和强度关系---疲劳极限随抗拉强度增加而增加，中低强度刚二者呈线性关系计算题：P83的例题1.求垂直干裂纹面的拉应力。