金属力学性能

塑性
指材料断裂前发生永久变形的能力。
（1）断后伸长率
试样拉断后，标距的伸长 与原始标距的百分比。
（2）断面收缩率
A11.1 < 2 ~ 5% 属脆性材科
A11.1 ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料
试样拉断后，缩A颈处Lu横截Lo 100%A11.1 > 10%
面积的缩减量与原始横截Lo面
属塑性材料
积的百分比。
她就有些惊
长试样：L0=10d0、短试样：L0=5d0
力－伸长曲线
• 拉伸过程
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拉力
应变
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验机
力－伸长曲线
初始瞬时效应
变形阶段
• ⑴ op ——弹性变形阶段 • ⑵ p点后的水平或锯齿状线段——屈服阶段 • (3) 屈服后至m点——强化阶段 • (4) mk——缩颈阶段（局部塑性变形阶段)
(1)布氏硬度 HB
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、载荷及载荷保持时间。 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120。
(2)洛氏硬度 HR
2、锻造性能：用锻压成形方法获得优良锻件的难易程 度称为锻造性能。
3、 焊接性能：焊接性能是指金属材料对焊接加工的适 应性。
4、切削加工性能：金属材料的切削加工性能是指金属 材料在切削加工时的难易程度。
应用举例
• 图示为连杆螺栓，在工作时需保证有足够 的力学性能（如：不产生过量的塑性变形 或断裂）和使用寿命。那么如何判断该零 件是否达到技术要求呢？
塑性指标不直接用于计算，但任何零件都需要一定
塑性。防止过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、 削减应力峰值。
硬度
硬度 是指材料抵抗其他硬物体压入其表面的能力
布氏硬度HB • 常用测量硬度的方法 洛氏硬度HR
维氏硬度HV
(1)布氏硬度 HB
布氏硬度计
(1)布氏硬度 HB
适用范围: ❖ ＜450HBS; ❖ ＜650HBW;
应 力
• 定义 : 单位面积上的内力。 • 金属受拉伸载荷或压缩载荷作用时，其横截面
积上的应力按下式计算：
式中 σ——应σ力= F（/SMP a） ；FS
F——外力（N）；
S ——横截面积（mm2）。
拉伸图
• 拉伸试样
按照国家标准（GB/T 228－2002）常用的拉 伸试样图：
这一 晚，有 约。 从茶 山行开 始，她 隐约觉 得，他 选择这 一组， 是因为 她。 而 晚 上 他 约 的人， 是她？ 她有一 个瞬间 ，闪过 不去的 念头， 实在是 很累很 累了。 不 去 ， 就 不 会再遇 ，缘分 也就生 出间隙 ，擦肩 而过。 但是， 她也很 想知道 ，那是 不 是完完 全全的 一种错 觉。 事实 上，当 然是去 了。 她才 下车就 吐了一 地， 她 都 还 坚 持 。她有 什么理 由拒绝 。大家 对他的 印象， 自然都 极好。 他 绅 士 的 为 她们打 开车门 ，发动 车子对 她们说 ，开始 想带她 们喝茶 ，后来 因为还 有朋友 约， 所 以 ， 带 他 们到了 歌厅， 都好， 是她们 都喜欢 的。 她 不 能 喝酒 ，还是 喝了很 多 ， 热 热 闹 闹的性 格，总 是担心 冷场， 有时候 ，有事 没事的 热闹。 还好， 他一直 坐 在 她 身 边 ，对她 的关心 ，一点 没有掩 饰。 那 一 刻 ，总 觉得， 在他的 眼里， 只 有 她 ， 这 难道真 的是， 一种错 觉。 他 给 她 倒了 牛奶， 她第一 时间递 给了同 伴 ， 爱 的 传 递不过 如此， 你关心 我，我 关心着 身边的 伙伴， 因为关 心，像 了半个 主 人。 呵护 ，因为 懂得。 总 之，感 觉不同 。不然 ，早走 的人， 应该是 她， 很 累 很 累 。 事 实 上 ， 玩高兴 了。 当 那 个 女子 ，唱《 相见恨 晚》， 她就觉 得 ， 她 们 会 喜欢同 样的歌 ，约那 个女子 同唱一 曲，那 个女子 说，唱 《趁早 》吧，
10HRC≈HBS
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度计
h1-h0
(3)维氏硬度 HV
适用范围: ➢ 测量薄板类 ; ➢ HV≈HBS ;
冲击韧性
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能 力。
冲击韧性值αK就是试样缺口处单位截面积 上所消耗的冲击功。
冲击试验机
冲击试样和冲击试验示意图
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
钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σ b
1943年美国T-2油轮发生断裂
1.2 金属的工艺性能
• 金属工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加 工成形的能力。
1、铸造性能：金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件 的能力称为铸造性能。主要指标有流动性、收缩性和 偏析倾向等。
弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、 冲击韧性 、断裂韧度和疲劳强度等。
载荷
• 定义 载荷是指金属材料在加工及使用过程中所受 的外力。
• 种类 1、静 载 荷：大小不变或变化过程缓慢的载荷。 2、冲击载荷：在短时间内以较高速度作用于 零件上的载荷。 3、交变载荷：指大小、方向或大小和方向随 时间作周期性变化的载荷。
解决方案
• 为保证连杆螺栓具有足够的使用性能，采用合金 钢材料，其力学性能需达到下列技术要求：
• 抗拉强度Rm≥931MPa，屈服强度ReL≥784 MPa， 伸长率A≥12%，断面收缩率Z≥50%，冲击韧性αK ≥78.4J/cm2，硬度300-350HBW，才能满足使用 性能。
• 通过测算该零件试样的强度、塑性、硬度、冲击 韧度等力学性能指标值，与上述技术要求进行比 较，从而判断零件是否满足使用性能。
不同材料的拉伸曲线
退火低碳钢
中碳调质钢
淬火钢及铸铁 低、中回火钢
强度
定义： 金属材料在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能
力。 强度指标 1、屈材服料强的度屈服强度或规R定eH残 余FSe伸0H 长强度是机械零件设 计的主要依据，也是评定金属材料性能的重要指标。
2、 抗拉强度
试样在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度， 抗拉强度是机械零件设计和选材的重要依据。
金属材料的性能
金属材料的性能包含使用性能和工艺性能。 使用性能是金属材料在使用条件下所表现出来
的性能。 使用性能包括物理性能、化学性能 、力学性能。 工艺性能是金属在制造加工过程中反映出来的
各种性能。
1.1 金属的力学性能
定义 :
所谓力学性能是指金属在力或能的 作用下，材料所表现出来的性能。
指标 :