金属材料的力学性能指标项目
金属材料主要力学性能指标项目的说明
A
B
C
D
E
F
G
H
K
硬度符号
HRA
HRB
HRC
HRD
HRE
HRF
HRG
HRH
HRK
压头类型
金刚石圆锥
1.5875
MM钢球
金刚石圆锥
金刚石圆锥
3.175
MM钢球
1.5875
MM钢球
1.5875
MM钢球
3.175
MM钢球
3.175
MM钢球
总实验力
588.4N
980.7N
1.471 KN
980.7 N
断面收缩率ψ
％
金属受外力被拉断后，其横截面的缩小量与原来横截面积相比的百分数称为断面收缩率，即ψ＝Ａ０－Ａ１／Ａ０Ｘ１００％，式中Ａ０为试样原横截面积，Ａ１为试样断裂处的横截面积。
伸长率δ
％
金属受外力作用拉断后，在标距内总伸长量同原标距长度之比的百分数称为伸长率（延伸率）。标距长度为其试样直径５倍时，用δ５表示，标距长度为直径１０倍时，用δ１０表示。
疲劳极限δ-1,δ-1n
Mpa
金属材料在交变负荷作用下，经无限次应力循环而10的7次方次，对于有色金属材料采用10的8次方或更多的周次。δ-1表示光滑试样的对称弯曲疲劳极限；δ-1n表示缺口试样的对称弯曲疲劳极限。
摩擦因数μ
布氏硬度
Mpa
将一定直径的压头，在一定的载荷下垂直压入试样表面，保持规定的时间后卸载，压痕表面所承受的平均应力值称为布氏硬度值，以HB表示。2F
HB=0.102X
πD（D-2次根号下D的平方-d的平方）
式中F为压头上负荷（N），D为压头直径（MM），d为压痕直径（MM）压头为钢球时，用HBS，适用于布氏硬度值在450以下的材料；压头为硬质合金球时，用HBW，适用于硬度值在650以下的材料
金属材料的力学性能及其测试方法
金属材料的力学性能及其测试方法金属材料是广泛应用于各种机械、电子、汽车等领域中的材料。
其作为一种材料，具有许多优点，如高强度、高可塑性、热稳定性和化学稳定性等。
在应用中，金属材料的力学性能是十分重要的参数。
因此，本文主要介绍金属材料的力学性能及其测试方法，以期对相关领域的工作者有所帮助。
第一节：金属材料的力学性能金属材料的力学性能通常包括弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂韧性和硬度等。
这里从简单到复杂介绍这些性能参数。
1. 弹性模量弹性模量是金属材料在弹性变形范围内受到应力作用时所表现的一种机械性质。
它的表达式为：E = σ / ε其中E为杨氏模量，单位为MPa；σ为所受应力，单位为MPa；ε为所受弹性应变，无量纲。
弹性模量是金属材料的一个重要指标，它可以衡量金属材料抵抗形变能力的大小。
对于不同的金属材料而言，其弹性模量不同。
2. 屈服强度屈服强度是金属材料在单向轴向拉伸状态下特定应变量时所表现出来的应力大小。
它是指材料能承受的最大应力，以使材料不发生塑性变形。
对于各种金属材料而言，其屈服强度不同。
3. 延伸率延伸率是一个指标，它可以衡量金属材料在受到拉伸应力时，其在一定程度内能够进行延伸的能力。
延伸率的计算公式如下：％EL = (L2 - L1) / L1 × 100%其中％EL表示材料的延伸率，L1和L2分别表示金属材料在断裂前和断裂后的长度，单位为毫米。
4. 断裂韧性断裂韧性是指金属材料在受到极限应力作用下未能抗下，而在断裂破裂时所表现出来的承受能力。
这个承受能力在物质的许多特性中是最为重要的指标之一。
金属材料的断裂韧性通常使用KIC值（裂纹扩展韧性指数）来表达。
5. 硬度硬度是材料抵抗硬物的能力。
一般来说，硬度越高的材料，则可以抵御更大的压力，并且更耐磨。
对于金属材料而言，其硬度主要有三种测试方法，分别是洛氏硬度试验、布氏硬度试验和维氏硬度试验。
第二节：金属材料的测试方法要测试金属材料的一些力学性能参数，需要运用不同的测试方法。
金属的力学性能有哪些
金属的力学性能有哪些金属材料的力学性能包括强度、屈服点、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性等。
金属材料力学性能包括其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。
1、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。
材料单位面积受载荷称应力。
2、屈服点（6s）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。
时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。
3、抗拉强度（6b）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。
单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。
如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa 4、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。
工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料，如常温静载的低碳钢、铝、铜等；而把δ≤5%的材料称为脆性材料，如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。
5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW）和洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）。
7、冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2(J/cm2）。
什么是金属材料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。
金属材料力学性能测试规范
金属材料力学性能测试规范一、金属材料力学性能测试的重要性金属材料的力学性能是指材料在受到外力作用时所表现出的特性，包括强度、硬度、韧性、塑性等。
这些性能直接影响着材料在实际应用中的可靠性和安全性。
例如，在建筑领域，钢材的强度决定了建筑物的承载能力；在机械制造中，零部件的硬度和韧性关系到其使用寿命和运行稳定性。
因此，通过科学、规范的测试方法获取准确的力学性能数据，对于材料的选择、设计和质量控制具有重要意义。
二、常见的金属材料力学性能测试项目1、拉伸试验拉伸试验是评估金属材料强度和塑性的最基本方法。
通过对标准试样施加逐渐增加的轴向拉力，测量试样在拉伸过程中的变形和断裂特性。
主要测试指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率等。
2、硬度试验硬度是衡量金属材料抵抗局部变形能力的指标。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
硬度测试可以快速、简便地评估材料的硬度分布和加工硬化程度。
3、冲击试验冲击试验用于测定金属材料在冲击载荷下的韧性。
通过使标准试样承受一定能量的冲击，观察试样断裂的情况，计算冲击吸收功，以评估材料的抗冲击性能。
4、疲劳试验疲劳试验模拟材料在交变载荷作用下的失效行为。
通过对试样进行多次循环加载，记录试样发生疲劳破坏的循环次数，从而评估材料的疲劳强度和寿命。
三、测试设备和仪器1、万能材料试验机万能材料试验机是进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试的主要设备。
它能够精确控制加载速率和测量试样的变形。
2、硬度计根据不同的硬度测试方法，选择相应的硬度计，如布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。
3、冲击试验机冲击试验机用于进行冲击试验，常见的有摆锤式冲击试验机和落锤式冲击试验机。
4、疲劳试验机疲劳试验机专门用于进行疲劳性能测试，包括旋转弯曲疲劳试验机、轴向疲劳试验机等。
四、试样制备试样的制备是保证测试结果准确性的关键环节。
试样的尺寸、形状和加工精度应符合相关标准的要求。
1、拉伸试样通常采用圆形或矩形截面的试样，其标距长度、直径或宽度等尺寸应根据材料的种类和测试标准进行确定。
金属材料的力学性能
第1章 金属材料的力学性能
二、洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness ) 1、测量原理
10HRC≈HBS
洛氏硬度测试示意图
第1章 金属材料的力学性能
三、维氏硬度 HV
1、测量原理:
第1章 金属材料的力学性能
2、表示方法： 符号HV。标注时，硬度值写在符号之前，如666HV
3、特点： 维氏硬度试验的测试精度较高，测试的硬度范围大，被测试样的厚度 或表面深度几乎不受限制(如能测很薄的工件、渗氮层、金属镀层等)。 但是, 维氏硬度试验操作不够简便，试样表面质量要求较高，故在生 产现场很少使用。
抗拉强度为设计机械零件和选材的主要依据。
σe σs σb
第1章 金属材料的力学性能
(二)疲劳强度
工程上规定，材料经无数次重复循环（交变）载荷作用而不发生 断裂的最大应力称为疲劳强度。表示材料经无数次交变载荷作用而 不致引起断裂的最大应力值。
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108
主要指标: 强度、塑性、冲击韧性和硬度。
第1章 金属材料的力学性能
1.1 强度
按照载荷的性质，金属材料的强度有静强度、疲劳强度和 冲击强度。一般意义上的强度是指静强度。
(一)强度 一、拉伸试验
1.拉伸试样 标准试样(按GB/T6397-1986规定) 常用圆截面拉伸试样 : 长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
钢铁材料的疲劳曲线
第1章 金属材料的力学性能
疲劳的危害:
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)
金属材料的力学性能指标项目.
弹性模量的大小主要取决于材料的本性，随温度升高而 逐渐降低。
目 录
4、硬
度
定义：材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。 1)布氏硬度 HB
HB 0.102 2F
D( D D 2 d 2 )
HB230 材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢： b(MPa)≈3.4HB 对于 铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
N0— 循环基数
1
劳强度的因素:内部缺陷、表面划痕、残留应力等
目 录
伸长率：
F
d0
F
l0
L
dk
良好的塑性是金属材料进行 塑性加工的必要条件。
lk
目 录
3、刚
度
材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。
在弹性阶段： F l
所以：
E
E
比例系数E 称为弹性模量，它反映材料对弹性变形 的抗力，代表材料的“刚度” 。
E
— 材料抵抗弹性变形的能力越大。
2) 洛氏硬度 HR
洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002
根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。
HRC60：表示材料的硬度
3) 维氏硬度 HV
目 录
5、冲击韧度（冲击韧性）
材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
AKU =mg（H1 – H2）（J）
a K = AKU/S
屈服强度与抗拉强度的比值σS / σb称为屈强比。 屈强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载荷或某些 意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但若屈强比过 小，则材料强度的有效利用率太低。
金属材料主要力学性能指标项目的说明
摩擦力与施加在摩擦部位上垂直载荷的比值称为摩擦因数
磨耗量
g或cm3
试样在规定试验条件下经过一按时间或一定距离摩擦之后，以试样被磨去的质量〔g〕或体积〔cm3〕之量称为磨耗量〔或磨损量〕。以磨去质量表示者称为质量磨耗W，用磨去体积表示者称为体积磨耗V
相对耐磨系数ε
无量钢
在模拟耐磨试验机上，采纳65Mn〔52~53HRC〕作为标准试样，在相同条件下，标准试样的绝对磨耗量与被测定材料的绝对磨损值之比称为被测材料的相对耐磨系数
蠕变强度
σ
MPa
金属材料在高于一定温度下受到应力作用，即使应力小于屈服强度，试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，此种现象称为蠕变。经给定温度下和规定的使用时间内，使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如σ =100 MPa，表示材料在500℃温度下，105h后应变量为1%的蠕变强度为100 MPa。蠕变强度是材料在高温长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标
续表
冲击韧度ak
J/cm2
在摆锤式一次试验机上，将一定尺寸和形状的标准试样冲断所消耗的功Ak与断口模截面积之比值称为冲击韧度ak。按国标规定，aku为夏比U形缺口试样冲击韧度值，Aku为夏比U形缺口试样冲击时所消耗的冲击汲取功〔J〕；akv为夏比V形缺口试样冲断时所消耗的冲击韧度值，Akv为夏比V形缺口试样冲断时所消耗的冲击汲取功〔J〕
冲击汲取功
Ak
J
疲惫极限
σ-1，σ-1n
MPa
金属材料在交变负荷作用下，经无限次应力循环而不产生断裂的最大循环应力称为疲惫极限。国标规定，关于钢铁材料，应力循环次数采纳107次，关于有色金属材料采纳108或更多的周次。σ-1表示平滑试样的对称弯曲疲惫极限；σ-1n表示缺口试样的对称弯曲疲惫极限
金属材料的力学性能与应用
金属材料的力学性能与应用金属材料是工业生产和生活中广泛使用的一类材料。
它们具有许多优良的物理、化学和力学特性，如高强度、韧性、导电性和导热性等，因此受到了广泛的关注和应用。
而金属材料的力学性能也是其应用的重要方面之一。
在本文中，将介绍金属材料的力学性能与应用方面的内容。
一、金属材料的力学性能1. 弹性模量弹性模量是衡量材料抵抗形变的能力的物理量。
对于金属材料来说，弹性模量可以反映其刚度和弹性力量。
与其他材料相比，金属材料通常具有较高的弹性模量，这也是它们具有极高的强度和刚度的原因之一。
2. 屈服强度屈服强度是指材料在受力时出现塑性变形的临界点，即开始改变形状的应力值。
对于金属材料来说，屈服强度是其材料强度的重要指标之一。
一般来说，同一种金属材料的屈服强度会因为制备和温度等因素而有所差异。
3. 延展性和脆性金属材料的延展性和脆性也是其力学性能的重要指标。
延展性是指材料在受力时能够发生塑性变形之前所允许的最大形变量。
而脆性则是指金属材料受到应力时的断裂倾向。
在实际应用中，延展性高、脆性低的金属材料常常被用于材料弯曲和拉伸等需要高度变形的应用中。
4. 硬度硬度是反映金属材料在表面受损之前所能抵抗划痕、压痕和穿刺的程度。
对于需要承受较高应力的金属材料来说，硬度往往是其要求之一。
硬度值可以通过多种方式来确定，如钻头试验、Vickers硬度测试等。
二、金属材料的应用1. 制造业在制造业中，金属材料的应用非常广泛。
例如，汽车制造领域的车体和发动机部件常常采用高强度、高硬度的铝合金和钢材等金属材料。
电子设备的机器外壳、接口和散热器等也需要采用金属材料。
此外，飞机、船舶、火车等交通运输领域中，许多结构件也用金属材料制成。
2. 倍增和火器在军事领域，金属材料的应用也非常广泛。
例如，汽车补给车和坦克等军事车辆，大多数结构件都是金属材料制成的。
同样，步枪、手枪、火箭筒等武器的弹片材料也是金属材料。
3. 城市建设在城市建设中，金属材料也有着重要的应用。
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情感语录
1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力
2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己
3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用
4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕
5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在
6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你
7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾
8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字
9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你
10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了
11.如此情深，却难以启齿。
其实你若真爱一个人，内心酸涩，反而会说不出话来
12.生命中有一些人与我们擦肩了，却来不及遇见；遇见了，却来不及相识；相识了，却来不及熟悉，却还要是再见
13.对自己好点，因为一辈子不长；对身边的人好点，因为下辈子不一定能遇见
14.世上总有一颗心在期待、呼唤着另一颗心
15.离开之后，我想你不要忘记一件事：不要忘记想念我。
想念我的时候，不要忘记我也在想念你
16.有一种缘分叫钟情，有一种感觉叫曾经拥有，有一种结局叫命中注定，有一种心痛叫绵绵无期
17.冷战也好，委屈也罢，不管什么时候，只要你一句软话，一个微笑或者一个拥抱，我都能笑着原谅
18.不要等到秋天，才说春风曾经吹过;不要等到分别，才说彼此曾经爱过
19.从没想过，自己可以爱的这么卑微，卑微的只因为你的一句话就欣喜不已
20.当我为你掉眼泪时，你有没有心疼过。
金属材料的力学性能(二)
变动应力可分为规则周期变动应力(也称循环
应力)和无规则随机变动应力两种。
a)应力大小变化
b)c）应力大小和方向都变化
d) 应力大小和方向无规则变化
2.疲劳断裂
零件在循环应力作用下,在一处或几处产生局部永 久性累积损伤,经一定循环次数后突然产生断裂的过程, 称为疲劳断裂. 疲劳断裂由疲劳裂纹产生—扩展—瞬时断裂三个 阶段组成。
三、冲击韧性
静载荷
包括不随时间变化的恒载（如自重）和加载变化缓 慢以至可以略去惯性力作用的准静载（如锅炉压 力）；
动载荷
动载荷包括短时间快速作用的冲击载荷（如空气 锤）、随时间作周期性变化的周期载荷（如空气 压缩机曲轴）。
其对材料的作用效果或破坏效应大于静载荷。
1.冲击载荷
在很短时间内作用物体上的载 荷称为冲击载荷。 加载时间短，加载速率高； 有时要利用，有时应尽量避免 或减小。 载荷作用效果大，所以必须考 虑材料在冲击载荷作用下抵抗 破坏的能力，即冲击韧性。
3.疲劳断口
尽管疲劳失效的最终结果
是部件的突然断裂,但实际
上它们是一个逐渐失效的 过程，从开始出现裂纹到 最后破断需要经过很长的 时间。
疲劳断裂的宏观断口一般 由三个区域组成，即疲劳 裂纹产生区（裂纹源）、
裂纹扩展区和最后断裂区。
4.疲劳强度
金属材料经过无数次循环作用而不致引起断 裂的最大应力叫疲劳强度。当应力按正弦曲线对 称循环时，疲劳强度以符号σ-1表示。 由于实际测试不可能做到无数次应力循环， 故规定各种金属材料应有一定的应力循环基数。 如钢材以107为基数，即钢材的应力循环次数达 到107仍不发生疲劳断裂，就认为不会再发生疲 劳断裂了。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能金属材料在现代工业生产中广泛应用，原因是因为金属材料的机械性能优异，其力学性能在诸多领域都是重要的参考指标。
一、强度金属材料中最为重要的力学性能莫过于强度。
强度是指材料在受到外力时抵抗变形和破坏的能力。
通俗地说，就是指物质能够承受多大的外部负荷。
强度分为屈服强度、抗拉强度和抗压强度。
其中屈服强度是指材料在受到一定压力后开始变形的压力值，抗拉强度是指材料在被拉伸时承受的最大拉力，抗压强度则是指材料在被挤压时所能承受的最大压力。
三者的单位均为N/mm2（纳牛/平方毫米）。
二、延展性金属材料的延展性代表了其受力后能够发生多大的形变，并且保持强大的耐久性。
在加工过程中，延展性的指标非常重要。
延展性又分为材料的伸长率和冷弯性。
伸长率是指材料在拉伸过程中能够延长的量，通常以百分比表示；冷弯性则是指材料在被弯曲或者压缩后仍然能够恢复成原来的形状，并且该过程不会破坏材料的结构。
三、弹性模量弹性模量是金属材料的另一个重要指标，是指材料在受到外来力量后，变形保持弹性状态的能力。
弹性模量越高，材料的抗弯性和抗扭性就越高，同时在结构加工方面也更加有利。
四、硬度硬度是金属材料的固有属性，它描述了材料的抗划痕和抗磨损能力。
硬度指标通常以维氏硬度（HV）表示，维氏硬度是指在标准试件被标准钢球压铸后，钢球和试件之间的形变深度。
五、疲劳强度金属材料的疲劳强度是个复杂的性质。
它是指材料在受到重复荷载后能够承受的最大荷载。
在使用时，金属材料常常会遭受到来自不同方向上的变化载荷，如果材料的疲劳强度不足，则容易出现疲劳破坏的现象。
总体而言，金属材料的力学性能是不可或缺的，它们的强度、延展性、弹性模量、硬度和疲劳强度可为工程师们提供参考指标，帮助他们更好地设计制造各种结构。
在材料科学和工程的领域中，力学性能是研究和开发新材料的基础，因此它对于推动现代工艺和工程技术的发展至关重要。
金属材料主要力学性能指标项目的说明
指标项目 单位 意义说明比例极限σpMPa金属材料应力与应变成正比例关系的最大应力，即拉伸图上开始偏离直线时的应力称为比例极限σp ，σp =P p /A 0，式中P p 为比例极限负荷（N ），A 0为试样原始截面积（mm 2）。
比例极限精确测定困难，标准规定以拉伸曲线的切线与负荷轴间夹角的正切值较弹性直线部分之值增加50%作为偏离值，其应力称为规定比例极限，也可将偏离值为25%或10%分别以σp25或σp10表示。
比例极限σeMPa金属在弹性变形范围内，试样不产生塑性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限σe ，σe =P e /A 0，式中P e 为弹性极限负荷（N ），A 0为试样原始截面积（mm 2）。
弹性极限精确测定困难，标准规定以残余伸长为0.01%的应力作为规定弹性极限，弹性极限和比例极限数值很相近，常以规定的σp 值代替σe 。
弹性模量MPa金属在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。
拉伸时：）（l A Pl E ∆==00εσ，式中σ为正应力（MPa ），ε为应变，用百分数表示，P 为垂直力（N ），A 0为试样原始截面积（mm 2），l 0为试样原长（mm ），∆l 为绝对伸长（mm ），E 称为正弹性模量。
剪切时：p bI ML G ）（210ϕϕγτ-==，式中τb 为切应力（MPa ），γ为切应变，即相对扭转滑移，M 为扭转力矩，L 0为试样计算长度，φ1和φ2为计算长度两端的扭转角度，I p 为扭转时试样截面相对于轴线的截面二次极矩，G 为切变模量。
弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。
续表屈服点 MPa 在拉伸过程中，负荷不增加，试样还继续发生变形的最小应力称为屈服点σs ，σs =p s /A 0，式中，Ps 为屈服负荷（N ），A 0为试样原始截面积（mm 2）。
金属材料力学性能最常用的几项指标
金属材料力学性能最常用的几项指标硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。
对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。
就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言，金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。
硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。
硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。
对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。
由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。
金属硬度检测主要有两类试验方法。
一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。
硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。
静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。
其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。
而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。
另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。
这里包括肖氏和里氏硬度试验法。
动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。
1.布氏硬度计原理对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。
图1布氏硬度试验原理HB =F / S ……………… (1-1)=F / πDh ……………… (1-2)=……………… (1-3)式中：F ——试验力，N；S ——压痕表面积，mm；D ——球压头直径，mm；h ——压痕深度， mm；d ——压痕直径，mm布氏硬度计的特点：布氏硬度检测的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。
金属材料的主要性能指标及涵义
㈠物理性能指标密度符号：γ单位:kg/m3或g/cm3涵义说明：密度是金属材料的特性之一，它表示某种金属材料单位体积的质量，不同金属材料的密度是不同的。
在机械制造业上，通常利用“密度”来计算零件毛坯的质量（习惯上称质量）。
金属材料的密度也直接关系到由它所制成的零件或构件的质量或紧凑程度，这点对于要求减轻机件自重的航空和宇航工业制件具有特别重要的意义㈡弹性指标弹性模量符号：E 单位Mpa; 切削模量符号：G 单位Mpa涵义说明：金属材料在弹性范围内，外力和变形成比例地增加，即应力与应变成正比例关系时（胡克定律），这个比例系数就称为弹性模量。
根据应力，应变的性质通常又分为：弹性模量（E）和切削模量（G），弹性模量的大小，相当于引起物体单位变形时所需应力的大小，所以，它在工程技术上是衡量材料刚度的指标，弹性模量越大，刚度也越大，亦即在一定应力作用下，发生的弹性变形越小。
任何机器零件，在使用过程中，大都处于弹性状态，对于要求弹性变形较小的零件，必须选用弹性模量大的材料比例极限符号：σ（R P）单位Mpa 涵义说明：指伸长与负荷成正比地增p加，保持直线关系，当开始偏离直线时的应力称比例极限，但此位置很难精确测定，通常把能引起材料试样产生残余变形量为试样原长的0.001%或0.003%、0.005%、0.02%时的应力，规定为比例极限弹性极限符号：σ单位Mpa 涵义说明：这是表示金属材料最大弹性大的e指标，即在弹性变形阶段，试样不生产塑性变形时所能承受的最大应力，它和σp一样也难精确测定，一般多不进行测定，而以规定的σp数值代替之㈢强度性能指标强度极限符号：σ单位Mpa 涵义说明：指金属材料受外力作用，在断裂前，单位面积上所能承受的最大载荷抗拉强度符号：σ（R m）单位Mpa 涵义说明：指外力是拉力时的强度b极限，它是衡量金属材料强度的主要性能指标抗弯强度符号：σ（σw）单位Mpa 涵义说明：指外力是弯曲力时的强度bb极限抗压强度符号：σ（σy）单位Mpa涵义说明：指外力是压力时的强度极bc限，压缩试验主要适用于低塑性材料，如铸铁等抗剪强度符号：τ单位Mpa 涵义说明：指外力是剪切力时的强度极限抗扭强度符号：τ单位Mpa涵义说明：指外力是扭转力时的强度极限b屈服点符号：σ单位Mpa 涵义说明：金属材料受载荷时，当载荷不再增加，s但金属材料本身的变形，却继续增加，这种现象叫做屈服，产生屈服现象时的应力，叫屈服点屈服强度符号：σ单位Mpa 涵义说明：金属材料屈服现象时，为便于测0.2量，通常按其产生永久残余变形量等于试样原长0.2%时的应力作为“屈服强度”，或称“条件屈服极限”持久强度符号：σ（h）单位Mpa涵义说明：指金属材料在一定的高b／时间温条件下，经过规定时间发生断裂时的应力，一般所指的持久强度，是指在一定温度下，试样经十万小时后的破断强度，这个数值，通常也是用外推力的方法取得的蠕变极限符号：σ变形量（%）／时间（h）单位Mpa涵义说明：金属材料在高温环境下，即使所受应力小于屈服点，也会随着时间的增长而缓慢地产生永久变形，这种现象叫做蠕变，在一定的温度下，经一定时间，金属材料的蠕变速度仍不超过规定的数值，此时所能承受的最大应力，称为蠕变极限㈣硬度性能指标布氏硬度（GB/T231-1984）符号：HBS或HBW 单位Kgf／mm2涵义说明：用淬硬小钢球或硬质合金球压入金属材料表面，以其压痕面积除加在钢球上的载荷，所得之商，以相应的实验压力，经规定保持时间后即为金属材料的布氏硬度数值。
金属材料的力学性能
HRB 适用于测量有色金属和退火、正火钢等
HRC 适用于调质钢、淬火钢等
操作简便、迅速
优 点
注：因压痕小，受材料 硬度值可直接从表盘上读出 组织不均匀因素很大，
压痕小，可测量成品件
所以对同一测试件，应 在不同部位测取三点后
取平均值
金属材料及热处理
3．维氏硬度
(1) 试验原理
维氏硬度用符号 HV表示。计算公式如下：
表示方法： αk是在一次试验中，单位截面积上所消耗的冲 击功，单位J/cm2
摆锤式冲击试验
金属材料及热处理
2．小能量多次冲击试验
实践表明，承受冲击载荷的机械零件，很少因一 次大能量冲击而遭破坏，绝大多数是在一次冲击不足 以使零件破坏的小能量多次冲击作用下而破坏的，如 冲模的冲头等。这类零件破坏是由于多次冲击损伤的 积累，导致裂纹的产生与扩展的结果，根本不同于一 次冲击的破坏过程。对于这样的零件，用冲击韧度来 作为设计依据显然是不符合实际的，需要采用小能量 多次冲击试验来检验这类金属材料的抗冲击性能，即 检验其多冲抗力。
必须说明，同一材料的试样长短不同，测得的伸长 率是不同的，因此，比较伸长率时要注意试样规格的 统一。
塑性材料： d ≥ 5 % 例如结构钢与硬铝等 脆性材料： d <5 % 例如灰口铸铁与陶瓷等
金属材料及热处理
2. 断面收缩率 试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截
面积的百分比称为断面收缩率，用符号ψ 表示。其计 算公式如下：
σs
Fs A0
对于无明显屈服现象的金属材料，按国标GB／228—1987规定可用规定残余伸长应力 表示：
σ 0.2
F0.2 A0
(2) 抗拉强度 用符号σb表示。计算公式如下：
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2) 洛氏硬度 HR
洛氏硬度用符号HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002
根据压头类型和主载荷不同，分为九个标尺，常用的标尺为A、B、C。
HRC60：表示材料的硬度
3) 维氏硬度 HV
目 录
5、冲击韧度（冲击韧性）
材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力。
AKU =mg（H1 – H2）（J）
a K = AKU/S
N0— 循环基数
1
N0 N
钢： 有色金属：
影响疲劳强度的因素:内部缺陷、表面划痕、残留应力等
目 录
伸长率：
F
d0
F
l0
LБайду номын сангаас
dk
良好的塑性是金属材料进行 塑性加工的必要条件。
lk
目 录
3、刚
度
材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力称为刚度。
在弹性阶段： F l
所以：
E
E
比例系数E 称为弹性模量，它反映材料对弹性变形 的抗力，代表材料的“刚度” 。
E
— 材料抵抗弹性变形的能力越大。
弹性模量的大小主要取决于材料的本性，随温度升高而 逐渐降低。
目 录
4、硬
度
定义：材料抵抗表面局部弹塑性变形的能力。 1)布氏硬度 HB
HB 0.102 2F
D( D D 2 d 2 )
HB230 材料的b与HB之间的经验关系：
对于低碳钢: b(MPa)≈3.6HB 对于高碳钢： b(MPa)≈3.4HB 对于 铸铁： b(MPa)≈1HB或 b(MPa)≈ 0.6(HB-40)
指材料在外力作用下，产生屈服现象时的最小应力。
σS =Fs/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。 屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。
（3）抗拉强度（σb ）
抗拉强度是材料在拉断前承受最大载荷时的应力。 σb =Fb/S0 （MPa） 它表征了材料在拉伸条件下所能承受的最大应力。 物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力 抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。
金属材料的力学性能指标项目
1、强 度 2、塑 性 3、刚 度 4、硬 度 5、冲击韧度（冲击韧性） 6、疲劳强度
1、强
度
材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
（1） 弹性极限（σe）
指金属材料能保持弹性变形的最大应力。
σe =Fe/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗弹性变形的能力。
（2） 屈服强度（σS）
（J/cm2）
H1
H2
目 录
6．疲劳强度
工程上一些机件工作时受交变应力或循环应力作用，即使工作 应力低于材料的s ，但经过一定循环周次后仍会发生断裂，这 样的断裂现象称之为疲劳。 据统计，约80%的机件失效为疲劳破坏。 当零件所受的应力低于某一值时，即使循环周次无穷多也不发 生断裂，称此应力值为疲劳强度或疲劳极限。
屈服强度与抗拉强度的比值σS / σb称为屈强比。 屈强比小，工程构件的可靠性高，说明即使外载荷或某些 意外因素使金属变形，也不至于立即断裂。但若屈强比过 小，则材料强度的有效利用率太低。
目 录
2、塑
性
材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。
常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标。
lk l0 100% l0 s0 sk 断面收缩率: 100% s0