疲劳强度疲劳强度
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产生疲劳断裂的原因：是由于材料内部的杂质、 加工过程中形成的刀痕、尺寸突变引起的应力集中等 导致微裂纹的产生。这种微裂纹随着应力循环总次数 的增加而逐渐扩展，致使零件不能承受所加载荷而突 然断裂。
§2-3金属材料的物理、化学及工艺性能
物理性能 金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀 性、导热性、导电性和磁性等。 化学性能 金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时， 抵抗各种介质侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧 化性等。 工艺性能 工艺性能是金属材料物理、化学性能和力学性能 在加工过程中的综合反映。按工艺方法的不同，可分 为铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性等。
登云科技职业学院 ——机电系
第二章
金属材料的主要性能
金属材料的性能可分为： 机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表 现的抵抗能力，也称力学性能。 物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔 点、磁性、密度等。 化学性能：如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。 工艺性能：材料在加工制造中表现出的性能， 显示了加工制造的难易程度。
第二章
金属材料的主要性能
§2-1静载下金属材料的力学性能
金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、刚度、硬度、 冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。
一、弹性和塑性 1、弹性：受外力作用时产生变形，除去外力后恢 复原来形状的性能，其大小与外力成正比。 2、塑性：受外力作用时产生永久变形而不致于断 裂的性能，除去外力不能恢复的变形，其大小不与外 力成正比。
三、刚度
刚度：金属材料受外力作用时，抵抗弹性变形的能力称为 刚度。 弹性模量：应力σ和应变ε的比值称为弹性模量，用E表示， 即E=σ/ε，E越大，表示在一定应力作用下，能发生弹性变形越 小、刚度越大。 弹性模量取决于材料内部原子的结合力，同一种材料E相同， 但截面小的易发生弹性变形，所以考虑零件刚度时要注意材料 的E，还需注意零件形状和尺寸大小。
k
Ak ( J / cm 2 ) A
a =（GH1-GH2）×9.8(J/cm2)
k
A G:摆锤重量 H1：摆锤初始高度 A：试件截面面积
H2：摆锤冲击后高度
§2-2
动载和高温下金属材料的力学性能
二、疲劳强度 疲劳强度—机械零件在周期性或非周期性动载荷 （称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时的应力， 用 1表示。（如弹簧、齿轮、轴等零件承受交变载荷， 当交变载荷远小于屈服强度时，零件就发生断裂）。
四、硬度 硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的 能力。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 常用的硬度有： 1.布氏硬度HB 见图2-3 布氏硬度法 用钢球为压头： HBS,常用范围HBS﹤450 布氏硬度压痕大，硬度值 较稳定，测试数据重复性好， 但较费时，不宜成品检验。 图2-3 布氏硬度测试原理和方法 用硬质合金为压头： HBW表示，较少用。
图2-5 维氏硬度的原理及方法
注：三种硬度试验条件不同，其间没有相互换算关 系，但从试验结果可得以下大致换算关系：
1HRC≈10HBS≈10HV
§2-2
动载和高温下金属材料的力学性能
动载主要有两种形式：一是载荷以较高的速度 施加到零件上形成冲击载荷；二是载荷的大小和方 向呈周期性变化，形成交变载荷。 一、冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下，抵 抗断裂的能力称冲击韧性，用ak表示。（一次摆 锤冲击弯曲试验来测定）
图1-1 低4碳钢拉伸试样图
（
a）原试样
应 力
σ
（b）偶数格数
（c）奇数格数
应变ε
°
图2-1 拉伸试样
图2-2
低碳钢拉伸时的σ-ε曲线
1.弹性阶段（OE）：σe：弹性极限：材料所能承受的、 不变形的最大应力。 2.屈服极限（ES）：σs: 屈服强度：材料出现明显 塑性变形的应力。 3.强化阶段（SB）：σb:强度极限（也称抗拉强度）： 材料在拉断前所能承受的最大应力。 σ0.2：条件屈服强度（产生0。2%残余塑性变形时的应 力值） 4.缩颈阶段（BK）：试样出现局部截面减小现象。
2.洛氏硬度HR 见图2-4 洛氏硬度的测量。 HRC应用最广，范围是20～67， 还有HRA、HRB见表1-1
图2-4 洛氏硬度的测试原理和方法
3.维氏硬度：维氏硬度实验采 用锥面夹角为136º的金刚石棱锥体 压头，用HV表示，如图2-5其测定从 极软到极硬的薄金属材料、表面淬火 层、渗碳层等的硬度。
一、塑性
塑性：是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。其表征参数为伸长 率和断面收缩率。
百度文库伸长率
l0 l1
:试样原始标距长度，mm
:试样拉断后的标距长度，mm 断面收缩率
l1 l0 100% l0
A0 A1 100% A0
A0 A1
mm :试样的原始截面积，
2
:试样拉断后，断口处截面积， mm2
二、强度 强度：是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和 断裂的能力。 用屈服强度和抗拉强度表示
屈服强度
Fs s ( MPa) A0
Fs 2 : 试样原始截面积， mm A0
抗拉强度
：试样发生屈服时所承受的最大载荷，N
Fb b ( MPa) A0
Fb ：试样在拉断前所承受的最大载荷，N A0 ：试样原始截面积，mm2
一、试验目的与要求 1．观察分析低碳钢拉伸过程及实验现象； 2．掌握材料力学性能测试的基本实验方法； 3．测定低碳钢拉伸时的屈服极限，强度极限，延伸率δ和截面收缩 率ψ； 4．掌握万能材料试验机的基本操作； 5. 认识典型塑性材料力学性能特点和断裂特征。 二、试验设备及试样 1．万能材料试验机，电子万能试验机 2．游标卡尺，YJY-12引伸计 3．低碳钢拉伸试样（图2-1），l0=10d=100mm，将l0十等分，用画线 机刻划圆周等分线，或用打点机打上等分点。
§2-3金属材料的物理、化学及工艺性能
物理性能 金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀 性、导热性、导电性和磁性等。 化学性能 金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时， 抵抗各种介质侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧 化性等。 工艺性能 工艺性能是金属材料物理、化学性能和力学性能 在加工过程中的综合反映。按工艺方法的不同，可分 为铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性等。
登云科技职业学院 ——机电系
第二章
金属材料的主要性能
金属材料的性能可分为： 机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表 现的抵抗能力，也称力学性能。 物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔 点、磁性、密度等。 化学性能：如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。 工艺性能：材料在加工制造中表现出的性能， 显示了加工制造的难易程度。
第二章
金属材料的主要性能
§2-1静载下金属材料的力学性能
金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、刚度、硬度、 冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。
一、弹性和塑性 1、弹性：受外力作用时产生变形，除去外力后恢 复原来形状的性能，其大小与外力成正比。 2、塑性：受外力作用时产生永久变形而不致于断 裂的性能，除去外力不能恢复的变形，其大小不与外 力成正比。
三、刚度
刚度：金属材料受外力作用时，抵抗弹性变形的能力称为 刚度。 弹性模量：应力σ和应变ε的比值称为弹性模量，用E表示， 即E=σ/ε，E越大，表示在一定应力作用下，能发生弹性变形越 小、刚度越大。 弹性模量取决于材料内部原子的结合力，同一种材料E相同， 但截面小的易发生弹性变形，所以考虑零件刚度时要注意材料 的E，还需注意零件形状和尺寸大小。
k
Ak ( J / cm 2 ) A
a =（GH1-GH2）×9.8(J/cm2)
k
A G:摆锤重量 H1：摆锤初始高度 A：试件截面面积
H2：摆锤冲击后高度
§2-2
动载和高温下金属材料的力学性能
二、疲劳强度 疲劳强度—机械零件在周期性或非周期性动载荷 （称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时的应力， 用 1表示。（如弹簧、齿轮、轴等零件承受交变载荷， 当交变载荷远小于屈服强度时，零件就发生断裂）。
四、硬度 硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的 能力。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 常用的硬度有： 1.布氏硬度HB 见图2-3 布氏硬度法 用钢球为压头： HBS,常用范围HBS﹤450 布氏硬度压痕大，硬度值 较稳定，测试数据重复性好， 但较费时，不宜成品检验。 图2-3 布氏硬度测试原理和方法 用硬质合金为压头： HBW表示，较少用。
图2-5 维氏硬度的原理及方法
注：三种硬度试验条件不同，其间没有相互换算关 系，但从试验结果可得以下大致换算关系：
1HRC≈10HBS≈10HV
§2-2
动载和高温下金属材料的力学性能
动载主要有两种形式：一是载荷以较高的速度 施加到零件上形成冲击载荷；二是载荷的大小和方 向呈周期性变化，形成交变载荷。 一、冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下，抵 抗断裂的能力称冲击韧性，用ak表示。（一次摆 锤冲击弯曲试验来测定）
图1-1 低4碳钢拉伸试样图
（
a）原试样
应 力
σ
（b）偶数格数
（c）奇数格数
应变ε
°
图2-1 拉伸试样
图2-2
低碳钢拉伸时的σ-ε曲线
1.弹性阶段（OE）：σe：弹性极限：材料所能承受的、 不变形的最大应力。 2.屈服极限（ES）：σs: 屈服强度：材料出现明显 塑性变形的应力。 3.强化阶段（SB）：σb:强度极限（也称抗拉强度）： 材料在拉断前所能承受的最大应力。 σ0.2：条件屈服强度（产生0。2%残余塑性变形时的应 力值） 4.缩颈阶段（BK）：试样出现局部截面减小现象。
2.洛氏硬度HR 见图2-4 洛氏硬度的测量。 HRC应用最广，范围是20～67， 还有HRA、HRB见表1-1
图2-4 洛氏硬度的测试原理和方法
3.维氏硬度：维氏硬度实验采 用锥面夹角为136º的金刚石棱锥体 压头，用HV表示，如图2-5其测定从 极软到极硬的薄金属材料、表面淬火 层、渗碳层等的硬度。
一、塑性
塑性：是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。其表征参数为伸长 率和断面收缩率。
百度文库伸长率
l0 l1
:试样原始标距长度，mm
:试样拉断后的标距长度，mm 断面收缩率
l1 l0 100% l0
A0 A1 100% A0
A0 A1
mm :试样的原始截面积，
2
:试样拉断后，断口处截面积， mm2
二、强度 强度：是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和 断裂的能力。 用屈服强度和抗拉强度表示
屈服强度
Fs s ( MPa) A0
Fs 2 : 试样原始截面积， mm A0
抗拉强度
：试样发生屈服时所承受的最大载荷，N
Fb b ( MPa) A0
Fb ：试样在拉断前所承受的最大载荷，N A0 ：试样原始截面积，mm2
一、试验目的与要求 1．观察分析低碳钢拉伸过程及实验现象； 2．掌握材料力学性能测试的基本实验方法； 3．测定低碳钢拉伸时的屈服极限，强度极限，延伸率δ和截面收缩 率ψ； 4．掌握万能材料试验机的基本操作； 5. 认识典型塑性材料力学性能特点和断裂特征。 二、试验设备及试样 1．万能材料试验机，电子万能试验机 2．游标卡尺，YJY-12引伸计 3．低碳钢拉伸试样（图2-1），l0=10d=100mm，将l0十等分，用画线 机刻划圆周等分线，或用打点机打上等分点。