第2章工程材料性能及应用基础
材料力学性能
材料力学性能
* 硬而脆型: 聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯 （PMMA）等
* 硬而强型：聚氯乙烯或聚苯乙烯的共混物。
* 硬而韧型：尼龙、聚碳酸酯等。
* 软而韧型：橡胶和增塑聚氯乙烯等。
* 软而弱型：高分子凝胶。不能作为工程材料。
小 结：由拉伸试验可判断材料呈宏观脆性还是塑性、 塑性的大小、对弹性变形和塑性变形的抗力以及形 变强化能力的大小、及断裂过程的特点。
湖南大学
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材料科学与工程学院 第2章 材料的静载拉伸力学性能
2.1.1.3 高聚物的拉伸
材料力学性能
1．玻璃态高聚物的拉伸
* T<<Tg ，曲线（1），应变10% * T<<Tg ，但温度升高，曲线（2），屈服点B， 20%应变
* Tg以下几十度，
曲线（3）
* Tg以上几十度，曲线
（4），较长的平台。
湖南大学
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材料科学与工程学院 第2章 材料的静载拉伸力学性能
2.1.2 拉伸性能指标
材料力学性能
材料的性能指标，可分为强度（反映材料对塑性
变形和断裂的抗力）和塑性（反映材料的塑性变形能 力）两类指标。
2.1.2.1 屈服强度 原则上，材料的屈服强度应理解为开始塑性变形时
的应力值。但实际上，对于连续屈服的材料，这很难 作为判定材料屈服的准则，因为工程中的多晶体材 料，其各晶粒的位向不同，不可能同时开始塑性变 形，只有当较多晶粒发生塑性变形时，才能造成宏观 塑性变形的效果。
材料科学与工程学院 第2章 材料的静载拉伸力学性能
材料力学性能
第二章 材料的静载拉伸力学性能
2.1 静载拉伸试验 2.2 弹性变形 2.3 塑性变形 2.4 材料的断裂
第二章：工程材料的低温性能
用钢筋混凝土封起来的曾经发生 核泄露的切尔诺贝利核电站4号机组
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7．全球天然气液化产量
4000 实际生产能力(万吨/年) 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 生产国 美国 利比亚 特立尼达-多巴哥 阿布扎比 尼日利亚 阿曼 文莱 澳大利亚 卡塔尔 马来西亚 阿尔及利亚 印度尼西亚
2000年全世界现有天然气液化装置
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2.4 低温液体的性质-氢
氦He
1、基本性质 无色无味、常压下沸点4.214K、密度 124.8kg/m3；汽化潜热20.9kJ/kg。 He有两种同位素，He3和He4，He中He3含量 很少。 He是自然界中最难液化的气体
He最高的转化温度（即P→0时）：46K（He4）；39K（He3） 只有当He温度低于转化温度时，节流才能产生冷效应。
2.4 低温液体的性质-氦图2.源自0 液态HeII中的“爬行膜现象”
液氦的应用
核磁共振中的液氦 液氦用于阿尔法磁谱仪(AMS)，用于在空间搜 寻
– 宇宙中的反碳核、反氦核及其他更重的反核来确 定宇宙中是否存在反物质； – 寻找宇宙中可能存在的暗物质。 AMS 01：于1998年6月2~12日由美国发现号航天飞机 搭载，成功地进行了首次飞行。在距离地球高度320~ 390 km的高空中，共飞行了10天
2.4 低温液体的性质-氦
氦He
2、相图
三个区：蒸气区、液体区（液 氦I和液氦II区）、固态区； 没有固、液、气三相点 第二类相变：液氦有两种不同 的 状 态 ， HeI（ 常 流 体 ） 和 HeII（超流体）。两者之间的 分界线为λ线。 HeI和HeII之 间的这种转变也称为第二类相 变。 λ线与蒸汽压曲线相交的点称 为λ点。该点温度是HeII的最 高温度，2.172K。即要达到 HeII 相 ， 温 度 至 少 要 降 到 2.172K。 常压下不能固化
工程材料 第2章 纯金属和合金的结晶-part1
水晶
结晶crystallization： 液体 凝固solidfication： 液体
晶体 固体
结晶
一、结晶的宏观现象
结晶过程的分析方法——热分析法（thermal analysis）
（一）
过冷现象
1.纯金属结晶时的冷却曲线
冷却曲线：金属结晶时温度与时间的关系曲线
温 度 To T1
理论冷却曲线
G=H-TS 式中，H是焓，T是绝对温度，S是熵，可推得 dG＝Vdp－SdT 在等压时，dp=0，故上式简化 为：（dG/dT）P=-S
由于熵恒为正值，所以自由能 是随温度增高而减小。 熵的物理意义是表征系统中原 子排列混乱程度的参数。
交点温度（Tm）：两相自由能相等。
GL=GS 固态金属自由能与液态金 属的自由能之差ΔG构成了 金属结晶的驱动力。 由于金属在结晶前后液固 体积发生变化。因此，可 以通过液固单位体积自由 能的变化ΔGV来描述相变 过程。
二、晶核的长大机制
——指液态原子以什么方式添加到固相上去 （1）二维晶核长大机制 （2）螺型位错长大机制 （3）垂直长大机制 横向长大机制
（一）二维晶核长大机制 ——具有光滑界面的物质的长大机制 晶体的长大只能依靠液相中的结构起伏和能量起伏，使 一定大小的原子集团几乎同时降落到光滑界面上，形成 具有一个原子厚度并且有一定宽度的平面原子集团，使 △GS↑＜△GV↓ ，液态原子不断降落在原始原子集团周 围，自发形成了一个大于临界晶界面的稳定状态。这晶 核即为二维晶核。 晶体以这种方式长大时，其长大速度十分缓慢（单位时 间内晶体长大的线速度称为长大速度，用G表示，单位 为cm/s）。
S1 2r 2 (1 cos )
L L cos
《材料科学与工程基础》-第二章-课后习题答案.pdf
材料科学与工程基础第二章课后习题答案1. 介绍材料科学和工程学的基本概念和发展历程材料科学和工程学是研究材料的组成、结构、性质以及应用的学科。
它涉及了从原子、分子层面到宏观的材料特性的研究和工程应用。
材料科学和工程学的发展历程可以追溯到古代人类使用石器和金属制造工具的时代。
随着时间的推移，人类不断发现并创造出新的材料，例如陶瓷、玻璃和合金等。
工业革命的到来加速了材料科学和工程学的发展，使得煤炭、钢铁和电子材料等新材料得以广泛应用。
2. 分析材料的结构和性能之间的关系材料的结构和性能之间存在着密切的关系。
材料的结构包括原子、晶体和晶界等方面的组成和排列方式。
而材料的性能则反映了材料在特定条件下的机械、热学、电学、光学等方面的性质。
材料的结构直接决定了材料的性能。
例如，金属的结晶结构决定了金属的塑性和导电性。
硬度和导电性等机械和电学性能取决于晶格中原子的排列方式和原子之间的相互作用。
因此，通过对材料的结构进行了解，可以预测和改变材料的性能。
3. 论述材料的性能与应用之间的关系材料的性能决定了材料的应用范围。
不同的材料具有不同的性能特点，在特定的应用领域中会有优势和局限。
例如，金属材料具有良好的导电性和导热性，适用于制造电子器件和散热器件。
聚合物材料具有良好的绝缘性和韧性，适用于制造电线和塑料制品等。
陶瓷材料具有良好的耐高温性和耐腐蚀性，适用于制造航空发动机和化学设备等。
因此，在材料科学和工程学中，对材料性能的研究是为了确定材料的应用和优化材料的性能。
4. 解释与定义材料的特性及其测量方法材料的特性是指材料所具有的特定性质或行为。
它包括了物理、化学、力学、热学、电学等方面的特性。
测量材料的特性需要使用特定的实验方法和设备。
例如，材料的硬度通常可以通过洛氏硬度试验仪或布氏硬度试验仪进行测量。
材料的强度可以通过拉伸试验或压缩试验来测量。
材料的导电性可以通过四探针法或霍尔效应进行测量。
通过测量材料的特性，可以对材料的性能进行评估和比较，并为材料的应用提供参考。
材料的性能-工程材料
材料的性能-工程材料引言材料是工程设计和制造中至关重要的因素之一。
不同材料的性能直接影响到工程的可靠性、耐用性、平安性等方面。
本文将介绍工程材料的性能特点，包括力学性能、热性能、化学性能以及其它一些重要性能参数。
力学性能力学性能是材料工程中最根本、最重要的性能之一。
它包括强度、韧性、硬度、弹性模量等指标。
强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力，常由抗拉强度或抗压强度来表示。
韧性是指材料在受到外部应力作用下发生塑性变形的能力，常由断裂韧性或冲击韧性来衡量。
硬度是指材料抵抗刮削或压痕的能力，可用洛氏硬度或维氏硬度进行测量。
弹性模量那么表示了材料在受力后会恢复原状的能力。
热性能热性能是材料在受热或受冷时的表现，包括导热性、热膨胀系数、比热容等。
导热性是材料传导热量的能力，由热传导率来度量。
热膨胀系数那么表示材料在温度变化时的体积膨胀或收缩程度。
比热容是指单位质量材料在温度升高1℃时所吸收或释放的热量。
化学性能化学性能是指材料与环境中化学物质发生反响的性能，包括耐腐蚀性、氧化性、复原性等。
耐腐蚀性是材料抵抗化学腐蚀侵蚀的能力，常用酸碱腐蚀试验来评估。
氧化性表示材料与氧气接触时的性能，如金属氧化后形成氧化膜。
复原性是指材料复原他物的能力，用于一些特定工艺中。
其它重要性能参数除了上述的根本性能指标外，还有一些其它重要的性能参数需要考虑。
例如，电导率是指材料导电的能力，常用于电子器件中。
磁性是指材料对磁场的反响能力，用于电磁设备的制造。
透光性是指材料对光线透过的能力，一些光学器件中十分重要。
总结工程材料的性能对工程设计和制造至关重要。
不同材料的性能特点决定了它们的适用范围和工程应用的可行性。
力学性能、热性能、化学性能以及其它一些重要性能参数都需要考虑进去。
通过综合评估材料的性能，可以选择最适宜的材料来满足工程需求。
以上是关于工程材料性能的简要介绍，希望对读者有所帮助。
注意：以上文档为人工智能助手生成，仅供参考。
根据实际需求，建议根据完整性、准确性以及个性化需求进行修改和完善。
中职《金属加工与实训-基础常识与技能训练》--第2章-常用工程材料
第一节 非合金钢低合金钢和合金钢 三、合金钢的分类、牌号及用途
P.29
合金钢 种类较多，在工业上具有重要用途。它具有高强度、高硬度、高 耐磨性及特殊的物理、化学性能等；价格较高；用于制作重要的轴、齿轮、凸 轮弹簧、工具、刀具、模具等。合金钢制作的机械零件大多需要热处理后使用。
1. 合金钢的分类
（1）按钢的质量分类（主要根据有害杂质硫、磷的含量分类） 优质钢 硫、磷的含量较低，如：20CrMnTi、40Cr等。 特殊质量钢 硫、磷的含量控制严格。如：38CrMoA、W18Cr4V等。
普通质量钢 有害杂质硫、磷的含量较多。 如：Q235。 优质钢 有害杂质硫、磷的含量较低。如：45、T7。 特殊质量钢 有害杂质硫、磷的含量控制严格。如：T7A、T12A。
第一节 非合金钢低合金钢和合金钢 一、非合金钢的分类、牌号及用途
P.23
1.非合金钢的分类
（3）按用途分类 结构钢 主要用于制造工程结构、桥梁、建筑结构和机器零件等，一
P.22
第2章 常用工程材料
P.22
工程材料 是指在生活、生产和科技领域中，用于制造结构件、机器、工 具和功能部件的各类材料的统称。
工程材料的类别 工程材料按其特性， 可分为金属材料和非金属材料。 工程材料按其组成特点， 可分为金属材料、有机高分子材料、无机非金属 材料和复合材料四大类。 工程材料按其使用性能， 可分结构材料与功能材料两大类，其中结构材料 是作为承力结构的材料， 主要利用的是结构材料的学性能; 功能材料主要利用 的是其光、电、磁、热、声等特殊功能性能。 从工程材料应用领域分， 可分为信息材料、能源材料、建筑材料、机械工 程材料、生物材料、航空航天材料等。
用途：合金渗碳钢 20Cr、20CrMnTi ，活塞销、汽车变速箱齿轮等。 合金调质钢 40Cr、45Mn2，机床主轴、重要齿轮、连杆、曲轴等。 合金弹簧钢 60Si2Mn，大尺寸弹簧、板簧等。
工程材料的成分、组织、性能、选材、工艺与应用
材料学绪论一、本课程的性质一门研究材料的化学成分，加工工艺，组织、性能及应用几者之间的内在联系，分析如何运用材料科学的基础知识解决各实际问题的综合性，实践性极强的专业课。
二、本课程的目的使学生掌握如下能力：1、对各类工件所用材料进行合理选材和制定正确的热处理工艺（或其它加工工艺），以满足其使用要求。
2、解决工件加工和使用中出现的各类早期失效问题。
3、从事新材料、新工艺的开发和研制的初步能力。
三、工程材料定义工程材料（结构材料）：用来制备在工作环境下承受载荷的工件的材料。
四、参考书工程材料朱张校清华大学出版社金属材料学王笑天机械工业出版社复合材料（二十一世纪新材料丛书）吴人洁天津大学出版社第一章钢的合金化基础一、合金元素（Me）的定义碳钢（碳素钢）：Fe+C+杂质元素（S、P、Si、Mn、O、H、N……）合金钢：Fe+C+合金元素（Me）+杂质元素合金元素：以改善钢的工艺性能和使用性能为目的，人为添加到钢中的元素。
锰（Mn）铬（Cr）钼（Mo）钨（W）钒（V）铌（Nb）钛（Ti）镍（Ni）铜（Cu）钴（Co）硅（Si）硼（B）氮（N）铝（AL）稀土（RE）杂质元素：混入钢中的元素硫（S）磷（P）硅（Si）锰（Mn）氧（O）氢（H）氮（N）二、合金元素的分类及性质1、分类a、按是否形成碳化物（c’）分为：（1）碳化物（c’）形成元素：弱碳化物形成元素，Mn——Mn3C（固溶态）；强碳化物形成元素（Me强）Cr、Mo、W、V、Nb、Ti，其中：Cr、Mo、W（部分固溶态，部分化合态），V、Nb、Ti（化合态）。
（2）非碳化物形成元素：Ni、Si、Al、B、Cu、Co、RE（固溶态）b、按对Fe-Fe3C相图各区的影响不同分为：（1）扩大F区元素（固溶态）：Cr、Mo、W、V、Nb、Ti、Al、Si（提高A1、A3，使S点左移）。
（2）扩大A区元素：Ni、Cu、Mn、C、N（降低A自由能（G A），增加A 稳定性）。
工程材料与成形工艺基础(王宏著)课后题答案下载
工程材料与成形工艺基础（王宏著）课后题答案下载《工程材料与成形工艺基础》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，以下是为大家的工程材料与成形工艺基础（王宏著），仅供大家参考!点击此处下载???工程材料与成形工艺基础（王宏著）课后答案???《工程材料与成形工艺基础(修订版)》是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是在王纪安主编的《工程材料与材料成形工艺》(第二版)的基础上修订而成的。
《工程材料与成形工艺基础(修订版)》结合高等职业教育教学改革的实践经验，适应21世纪培养高等技术应用性、技能型人才的要求，以机械制造生产第一线需要的知识、技能培养为目标，将原金工理论教学、金工实验实训进行整合，三位一体，精简提炼，注重实用，形成强化应用和技能培养的具有新时期高等职业教育特点的教材体系。
《工程材料与成形工艺基础(修订版)》面向新世纪制造业的发展需要，重视综合性、应用性与实践性，重视新材、新工艺、新技术的引入并安排了成形工艺基础实训(金工实习)和基本实验等内容。
《工程材料与成形工艺基础(修订版)》全面贯彻最新国家标准。
《工程材料与成形工艺基础(修订版)》可作为高等职业学校、高等专科学校、成人院校、民办高校及本科院校举办的二级职业技术学院机械类专业的教材，并可同时应用于课堂教学、实训与实验等教学环节，也可供有关工程技术人员、企业管理人员参考或作为培训教材。
第1章工程材料与机械制造过程1.1材料及其成形工艺的简要发展过程1.2工程材料的分类及发展趋势1.3机械制造过程及材料成形技术发展趋势 1.3.1机械制造工艺流程1.3.2材料成形工艺的技术进展1.4课程总体目标和任务思考题与习题第2章工程材料的性能2.1材料的力学性能2.1.1强度和塑性2.1.2硬度2.1.3冲击韧度2.1.4疲劳极限2.2材料的物理性能2.3材料的化学性能2.3.1金属腐蚀的基本过程2.3.2防止金属腐蚀的途径2.4材料的工艺性能2.5材料的经济性能思考题与习题第3章材料的结构与凝固3.1.1结合键3.1.2晶体与非晶体3.2金属材料的结构特点3.2.1晶体结构的基本概念3.2.2三种典型的金属晶体结构3.2.3实际金属的晶体结构3.2.4合金的晶体结构3.3非金属材料的结构特点3.3.1陶瓷材料的结构特点3.3.2高分子材料的结构特点3.4材料的凝固与结晶3.4.1金属的结晶特点3.4.2非晶态凝固的特点3.5铁碳合金相图3.5.1铁碳合金的基本组元与基本相3.5.2Fe-Fe3C相图分析3.5.3典型合金的结晶过程及组织3.5.4含碳量与铁碳合金组织及性能的关系 3.5.5铁碳合金相图的应用思考题与习题第4章材料的强化与处理4.1.1钢在加热时的转变4.1.2钢在冷却时的转变4.1.3钢的普通热处理4.1.4钢的表面热处理4.1.5热处理新技术简介4.1.6热处理工艺的应用4.2聚合物材料的改性强化 4.3工程材料的表面处理方法 4.3.1气相沉积4.3.2化学转化膜技术4.3.3电镀和化学镀4.3.4涂料和涂装工艺思考题与习题第5章金属材料5.1概述5.1.1金属材料的分类5.1.2合金元素在钢中的作用 5.2非合金钢5.2.1碳素结构钢5.2.2优质碳素结构钢5.2.3碳素工具钢5.2.4易切削结构钢5.2.5碳素铸钢5.3合金钢5.3.1低合金钢5.3.2机械结构用合金钢5.3.3合金工具钢和高速工具钢5.3.4特殊性能钢5.4铸铁5.4.1铸铁的石墨化5.4.2常用铸铁5.4.3特殊性能铸铁5.5非铁金属材料5.5.1铝及其合金5.5.2铜及其合金5.5.3滑动轴承合金5.5.4粉末冶金材料思考题与习题……1.阳光大学生网课后答案下载合集2.阳光大学生网课后答案下载求助合集3.工程材料及应用第二版周凤云课后答案华中科技大学出版社。
材料工程基础知识点总结
材料工程基础知识点总结
第一章、材料的性能及应用
1、常用的力学性能，如：σS，σb，σe，σP 等所表示的含义，弹性模量E及其主要影响因素、塑性指标的意义。
不同材料所适用的硬度（HB、HR、HV）测量方法。
第二章、原子结构和结合键
1、结合键的类型(主要为金属键、离子键、共价键)及其主要特点，它们对材料性能的主要影响
第三章、晶体结构
1、晶面与晶向的标注和识别
2、BCC、FCC、HCP三种常见金属晶体结构中所含的原子数、它们的致密度。
3、相、固溶体、中间相、固溶强化的概念、固溶体的分类、中间相的分类以及固溶体和中间相的主要区别。
第四章、晶体缺陷
1、晶体缺陷的分类、位错的含义和分类及特点。
位错（及点缺陷）密度的变化对材料性能（主要是力学性能）的影响。
2、晶界原子排列?的特点及其分类，晶界的特性；相界的分类、润湿
第五章、固体材料中原子的扩散
1、Fick第一定律的含义、非稳态扩散的误差函数解的应用计算
2、扩散的机制及影响扩散的主要因素以及在工业上的应用（如：工业渗碳为何在奥氏体状态下进行）
第六章、相平衡与相图原理
1、Gibbs相律含义，二元匀晶、共晶相图分析，杠杆定律的应用计算；相图与合金使用性（强度、硬度）和工艺性（铸造）的关系
2、铁碳相图（简化版）及其标注上面主要的成分点和温度及相；不同含碳量的合金从高温到室温下组织的变化，利用杠杆定律计算组织或相组成物的含量（主要针对C%<2.11%的合金，即钢）第七章、材料的凝固
1、液态合金结构的特点，过冷度及其与冷却速率的关系?。
工程材料基础知识-课后习题及答案.docx
第一章工程材料基础知识参考答案1.金属材料的力学性能指标有哪些？各用什么符号表示？它们的物理意义是什么？答：常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。
强度常用材料单位面积所能承受载荷的最大能力（即应力。
，单位为Mpa）表示。
塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不被破坏的能力。
金属塑性常用伸长率5和断面收缩率出来表示：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的指标，是一个综合的物理量。
常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。
以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
冲击韧性的常用指标为冲击韧度，用符号a k表示。
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
疲劳强度用。
-1表示，单位为MPa。
2.对某零件有力学性能要求时，一般可在其设计图上提出硬度技术要求而不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。
硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。
3.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
答：（1）布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。
实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属（有色金属）、硬度较低的钢（如退火、正火、调质处理的钢）（2）洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
第二章力学性能
第2章工程材料的性能问一问，想一想：如果选择能够做铁锤的材料，您可能选择较硬的金属，而如果选择绑扎物件的一般铁丝，您就可能选择较软的金属。
材料性能是选择材料的基本依据。
那么如何科学地评价材料性能呢？学习目标1.重点了解工程材料的常用力学性能；2.了解工程材料的物理、化学及工艺性能并建立材料性能的技术经济概念。
各种材料，按其性能的不同，可以用于结构、机件、工具或物理功能器件等。
工程技术人员选用材料时首先要掌握材料的使用性能（如等），同时要考虑材料的工艺性能和经济性。
使用性能是材料在使用过程中表现出来的性能，主要有力学性能、物理性能与化学性能。
工艺性能是指材料在各种加工过程中表现出来的性能，比如铸造、锻造、焊接、热处理和切削加工等性能。
当然我们还要关注经济性能，要力求材料选用的总成本为最低。
在机械行业选用材料时，一般以力学性能作为主要依据。
2．1 材料的力学性能材料常用的力学性能指标有强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳极限等。
2．1．1 强度和塑性材料的强度与塑性是极为重要的力学性能指标，采用拉伸试验方法测定。
所谓拉伸试验是指用静拉伸力对标准拉伸试样进行缓慢的轴向拉伸，直至拉断的一种试验方法。
在拉伸试验中和拉伸试验后可测量力的变化与相应的伸长，从而测出材料的强度与塑性。
图2.1.1 标准拉伸试样试验前，将材料制成一定形状和尺寸的标准拉伸试样(见GB 6397-86)。
图2.1.1为常用的圆形标准拉伸试样，试样的直径为d0 ，标距的长度为L。
将试样装夹在拉伸试验机上，缓慢增加试验力，试样标距的长度将逐渐增加，直至拉断。
若将试样从开始加载直到断裂前所受的拉力F，与其所对应的试样标距长度L的伸长量∆L绘成曲线,便得到拉伸曲线。
图2.1.2为退火低碳钢的拉伸曲线。
用试样原始截面积S0去除拉力F得到应力σ。
以试样原始标距L去除绝对伸长∆L得到应变ε，即σ=F S/0，ε=∆L L/，则力-伸长(F-∆L)曲线就成了工程应力应变(σ-ε)曲线。
第2章金属材料的基础知识
相是指合金中具有同一的聚集状态、同一的结构和性质的均匀组 成部分。按照相的形态划分，分为液相和固相。固态合金中的相 结构，分为固溶体和金属化合物。
组织是指用肉眼或借助显微镜观察到材料具有独特微观形貌特征 的部分。组织反映材料的相组成、相形态、大小和分布状况，它 是决定材料最终性能的关键。
金属材料的基本知识
金属材料在不同的使用场合下，所要求的力 学性能、物理性能、化学性能以及工艺性能各 不相同。虽然都是金属材料，不同成分和不同 状态下的性能差异也非常大。造成金属材料性 能差异的主要原因是由于金属材料内部结构的 不同。
2.1 金属材料的基础知识
按照物质原子在三维空间排列方式的不同， 材料可分为晶体材料与非晶体材料两大类。
3）面缺陷
面缺陷是指晶体中有一维空间方向上尺寸 很小，另外两维方向上尺寸较大的缺陷。这类 缺陷主要是指晶界和亚晶界。
晶界和亚晶界处区域内的原子排列不整齐， 偏离其平衡位置，产生晶格畸变。
面缺陷对金属的塑性变形起着阻碍的作用， 强度、硬度较晶内高。因此金属内部的晶粒越 细小，晶界就越多，强度和硬度就越高。
（2）金属的实际晶体结构
在理想状态下，金属的晶体结构是原子排 列的位向或方式完全一致的晶格，这种晶体称 为单晶体。
单晶体需要通过特殊的方法才能获得，例 如生产半导体元件的单晶硅、单晶锗等。
单晶体在不同方向上具有不同性能的现象 称为各向异性。
多晶体：由许多位向不同的晶粒构成 的晶体。
晶粒：多晶体是由许多微小的单晶体 构成的，这单晶体称为晶粒。
液体
2.1.1 纯金属的晶体结构与结晶
纯金属是指仅由同一种金属元素组成的金属。 汽车中的各种导电体、传热器等大多由纯铜、 纯铝等纯金属材料制成。纯金属是典型的晶体材料。
材料导论--第二章--材料科学与工程的四个基本要素
□ 多学科交叉 □ 密切结合实际应用 □ 发展中的学科
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
2.1.2 材料科学与工程的形成
材料科学的核心内容，在于研究材料的成分、组织结构与 性能的关系，具有科学的性质，其目的是解决“为什么”。
材料工程的核心内容，在于研究材料在制备、成形、处理 和加工过程中的工艺技术问题，其目的是解决“怎样做”。
面上会发生突变，但有界面分开的不一定都是两相，例 如，如果材料是由成分、结构均相同的同种晶粒构成的， 尽管各晶粒之间有晶界隔开，但它们仍属于同一种相。
21
§2.2 材料的结构与性能
●组织：材料内部的微观形貌称为材料的组织。 在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反映各
组成相形态、尺寸及分布的图像。
●材料的使用依赖于材料的性 能，而其性能都是由其化学组 成和结构决定的。 ●只有从微观上了解材料的组 成、结构与性能的关系，才能 有效地选择制备和使用材料。
17
§2.2 材料的结构与性能
材料的结构
键合结构 晶体结构
组织结构
定义: 组成材料的原子或分子之间的空间分布。 材料的结构决定材料的性能。
内涵：包含化学成分、晶体结构和缺陷、相组成、形貌等。
在“材料科学”概念出现以前，金属、陶瓷和高分子都 已自成体系，但它们之间存在颇多相似之处，不同材料之间 可以相互借鉴，促使了该学科的发展。
3
§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
3）不同材料测试技术及工艺技术的交叉融合也促进了材料 科学的形成
虽然不同类型的材料各有其专用的生产设备和测试手段， 但它们在许多方面是相同或相近的。
11
§2.1 材料科学与工程的形成与内涵 材料的结构层次
工程材料的分类性能及应用范围
工程材料的分类性能及应用范围第一章一、工程材料的分类、性能及应用范畴；工程材料可分为金属材料〔黑色金属及有色金属〕、非金属材料〔高分子材料及无机非金属材料〕和复合材料等。
〔一〕金属材料1 ．黑色金属〔 1 〕生铁、铁合金。
生铁分炼钢生铁和铸造生铁。
铁与任何一种金属或非金属的合金都叫做铁合金。
〔 2 〕铸铁。
具有优良的铸造性能和良好的耐磨性、消震性及低的缺口敏锐性。
还具有良好的耐热性和耐腐蚀性。
铸铁包括：灰口铸铁、孕育铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、合金铸铁。
〔3 〕钢。
①钢的分类如下：A ．按化学成分分类，可将钢分为碳素钢和合金钢。
B ．按冶炼质量分类，可将钢分为一般钢、优质钢和高级优质钢。
C ．按用途分类，可将钢分为结构钢、工具钢、专门性能钢等。
D ．按冶炼方法分类，可将钢分为平炉钢、转炉钢、电炉钢。
E ．按脱氧程度分类，可将钢分为冷静金刚、半冷静钢和沸腾钢。
F ．按金相组织分类，在退火状态下，可将钢分为亚共析钢、共析钢、过共析钢；在正火状态下，可将钢分为珠光体钢、贝氏体钢、奥氏体钢。
G ．按供应时的保证条件分类，可将钢分为甲类钢、乙类钢和特类钢。
②钢的牌号表示方法。
依照牌号能够看出钢的类别、含碳量、合金元素及其含量、冶炼质量以及应该具备的性能和用途。
例如甲类钢牌号用〝A〞字加上阿拉伯数字0 、1 、2 、3 、4 、5 、6 、7 表示。
又如20 号钢号，表示平均含碳量为0.20% 的钢。
再如9Cr18 表示平均含碳量为0.9% 、含Cr 量为18% 的不锈钢。
③国外钢的牌号的要紧特点方〔略〕。
④几种常用钢的要紧特点及用途。
A ．一般碳素钢分甲类钢和乙类钢两种。
甲类钢多用于建筑工业使用的钢筋，机械制造中使用的一般螺钉、螺母、垫圈、轴套等，也能轧成板材、型材〔如工字钢、槽钢、角钢等〕；乙类钢的用途与相同数字的甲类钢相同。
B ．一般低合金钢是在一般碳素钢的基础上。
加入了少量的合金元素，不仅具有耐腐蚀性、耐磨损等优良性能，还具有更高的强度和良好的力学性能。
机械制造基础第二章1
G
H
h
F
5. 疲劳强度 1 ） 交变应力（ 周期性应力）。 应力的大小、 交变应力（ 周期性应力 ） 应力的大小 、 方向周期性变化。 方向周期性变化。
2）疲劳。 构件在低于屈服强度的交变应力作 ）疲劳。 用下，经过较长时间工作而发生突然断裂， 用下，经过较长时间工作而发生突然断裂，而 无明显的塑性变形的现象。 无明显的塑性变形的现象。
3 ） 维氏硬度HV。 测试的基本原理与布氏硬度相同，但 维氏硬度HV。 测试的基本原理与布氏硬度相同， HV 压头采用锥面夹角136 的金刚石正四棱锥体， 136° 压头采用锥面夹角136°的金刚石正四棱锥体，维氏硬度 试验所用载荷小，压痕深度浅， 试验所用载荷小 ， 压痕深度浅 ， 适用于测量零件薄的表 面硬化层的硬度。试验载荷可任意选择， 面硬化层的硬度 。 试验载荷可任意选择 ， 故可测硬度范 围宽，工作效率较低。 围宽，工作效率较低。 4.韧性 韧性 金属在断裂前吸收变形能量的能力 冲击吸收功， 冲击吸收功，冲击韧度
高分子和陶瓷材料的某些力学性能不如金属， 高分子和陶瓷材料的某些力学性能不如金属， 但具有金属材料不具备的某些特性，如耐腐蚀、电 但具有金属材料不具备的某些特性， 如耐腐蚀、 绝缘、隔音、减震、耐高温、质轻、来源丰富、 绝缘 、 隔音 、减震、 耐高温、质轻 、来源丰富 、 价 成形加工容易等优点，近年发展较快。 廉、成形加工容易等优点，近年发展较快。
图1-8 圆形拉伸试样
拉伸曲线：以低碳钢为例，其拉伸曲线如图1-9所示， 拉伸曲线：以低碳钢为例，其拉伸曲线如图1 所示， 负荷为纵坐标，绝对伸长量为横坐标。 负荷为纵坐标，绝对伸长量为横坐标。 1.强度 拉伸曲线 oe 段是直线， 段是直线 ， 金属材料处在弹性变形阶 段 ， 应力与应变成正比例 关系， 服从虎克定律， 关系 ， 服从虎克定律 ， 其 比值称弹性模量， 比值称弹性模量 ， 是衡量 材料抵抗弹性变形能力的 指标。 指标。
第2章3节 材料的性质与使用性能
金属材料的物理性能有时对加工工艺也有一定的影响。 例如，高速钢的导热性较差，锻造时应采用低的速度来加 热升温，否则容易产生裂纹；而材料的导热性对切削刀具 的温升有重大影响。又如，锡基轴承合金、铸铁和铸钢的 熔点不同，故所选的熔炼设备、铸型材料等均有很大的不 同。
金属材料的硬度是在硬度计上测定的。常用的 有布氏硬度法和洛氏硬度法，有时还采用维氏硬度 法。
1．布氏硬度(HB)
布氏硬度的测试原理如图1—3所示。以直径为D的淬火钢球或硬 质合金球为压头，在载荷F 的静压力下，将压头压人 被测材料的表面(图1—3a)； 停留若干秒后，卸去载荷 (图1—3b)。然后，采用带 刻度的专用放大镜测出压 痕直径d，并依据d的数值 从专门的硬度表格中查 出相应的HB值。
Fs——试样发生屈服时所承受的最大载荷，N； Ao——试样原始截面积，mm2 。
(2)抗拉强度 指金属材料在拉断前所能承受 的最大应力，以δb表示。它可按下式计算：
Fb——试样在拉断前所承受的最大载荷，N； Ao——试样原始截面积，mm2 。
（2）．塑性
塑性是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力， 通常以伸长率来表示：
1）、强度与塑性
金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定 出来的。
拉伸试验机
拉伸实验
试验之前，先将被测金属材料制成图所示的标 准试样试验时，在试样两端缓慢地施加轴向拉 伸载荷，使试样承受轴向静拉力。
工程材料的机械性能 ――材料在受力时的性质
工程材料及应用
工程材料及应用工程材料是指用于建筑、道路、桥梁、水利工程、机械制造等领域的材料，是工程施工和生产制造的基础。
工程材料的种类繁多，包括金属材料、非金属材料、新型材料等，它们在工程中起着至关重要的作用。
金属材料是工程中使用最广泛的一类材料，包括钢铁、铝、铜、镁、钛等。
钢铁是最常用的金属材料，具有良好的可塑性和韧性，广泛应用于建筑结构、桥梁、机械制造等领域。
铝具有较高的强度和良好的耐腐蚀性，常用于航空航天、汽车制造等领域。
铜具有优良的导电性和导热性，常用于电气设备、通讯设备等领域。
镁具有较低的密度和良好的加工性能，常用于航空航天、汽车制造等领域。
钛具有较高的强度和良好的耐腐蚀性，常用于航空航天、医疗器械等领域。
非金属材料包括水泥、混凝土、玻璃、陶瓷、塑料、橡胶等。
水泥是建筑中常用的材料，具有良好的粘结性和耐久性，常用于混凝土、砌体、砂浆等的制备。
混凝土是建筑中常用的材料，具有良好的抗压性和耐久性，常用于建筑结构、道路、桥梁等的施工。
玻璃具有良好的透光性和装饰性，常用于建筑的窗户、墙面、装饰等。
陶瓷具有良好的耐高温性和耐腐蚀性，常用于化工设备、建筑装饰等领域。
塑料具有良好的可塑性和耐腐蚀性，常用于包装、管道、电线等领域。
橡胶具有良好的弹性和耐磨性，常用于轮胎、密封件、橡胶制品等领域。
新型材料是近年来发展起来的一类材料，包括复合材料、功能材料、智能材料等。
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的性能，常用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
功能材料具有特殊的功能，如光、热、声、电等功能，常用于电子产品、光学器材、传感器等领域。
智能材料是能够感知外界环境并做出相应响应的材料，常用于智能结构、智能传感、智能控制等领域。
工程材料的应用涉及到工程设计、工程施工、生产制造等方方面面，对于工程的质量、成本、安全等方面都有着重要的影响。
因此，选择合适的工程材料，并合理应用，对于工程的成功实施至关重要。
随着科学技术的不断进步，新型工程材料的不断涌现，将为工程领域带来更多的可能性和发展机遇。
第2章建筑钢材 土木工程材料
土木工程材料
§2.2 建筑钢材的主要力学性能
第2章 建筑钢材
2.2.1抗拉性能
是钢材最重要的性能之一 。由拉伸实验测定的屈 服点、抗拉强度和伸长率是钢材抗拉性能的主要技术 指标。
土木工程材料
R =P/A
第2章 建筑钢材
D D′
Rm ReH ReL
A
A=ΔL/L
图2-9 低碳钢受拉时的应力-应变图
高碳钢 — 0.6% 2%
土木工程材料
第2章 建筑钢材
合金钢按合金元素的总含量可分为：
低合金钢 —〈5% 合金钢中合金钢 — 5% 10%
高合金钢 — 〉10%
钢材中各元素对钢材的性能有不同的影响。 现对钢材中主要合金元素和杂质元素的存在形态 及其对钢材性能的影响作简要介绍。
土木工程材料
第2章 建筑钢材
1.钢材被腐蚀的主要原因
（1）化学腐蚀
（2）电化学腐蚀
金属在潮湿气体以及导电液体（电解质）中， 由于电子流动而引起的腐蚀，称为电化学腐蚀。
土木工程材料
第2章 建筑钢材
在钢铁表面，原电池的两极反应如下： 阴极：Fe-2e=Fe2+ 阳极：2H++ 2e=H2 Fe2++2(OH)- =Fe(OH)2
钢材也非完美，其中的缺陷类型主要有三种。
土木工程材料
第2章 建筑钢材
线缺陷 位错
钢材的缺陷类型点缺陷间 空隙 位原子
杂质原子 固溶体
面缺陷 晶界面
在金属晶体中，位错及其它类型的缺陷是大量存
在的。位错的存在使金属的实际屈服强度远低于在无
缺陷理想状态下的理论强度。空位使位错的阻力减小，
钢材强度减小。而间隙原子、杂质原子和晶界面使位
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第二节 材料学基础
（六）铁碳合金相图
1．铁碳合金的基本相 （1）铁素体 碳原子溶于α-Fe中形成间隙固溶 体，原子排列仍为体心立方点阵，该结构即为铁素 体，用F或α表示。 （2）奥氏体 碳原子若溶于γ-Fe中，形成间隙 固溶体，仍保持面心立方晶体结构，该结构称为奥 氏体，用A或γ表示。 （3）渗碳体 是铁和碳的化合物，含碳量为 6.69 wt％，晶体结构复杂，呈复杂斜方晶体结构。 2．铁碳合金相图分析 图2-29 为简化的铁碳合金相图。相图中各主要 特征点均具有重要含义，连接各特征点将组成特征 线，特征线则将相图分成特征区，上述点、线、面 及其含义说明列于表2-1。
第二节 材料学基础
1.固溶体 当合金组元之间以不同比例相互混合后 ，若所形成的固相晶体结构与组成合金的某 一组元相同，这种相称为固溶体。 固溶体的固溶方式按溶质原子在溶剂晶 格中所处的位置，又可分为间隙固溶体和置 换固溶体，如图2-25所示。 2.金属化合物 金属化合物是合金组元间发生相互作用 而形成的一种新相，它的晶体结构类型和性 能不同于任一组元，但具有金属性质。
ak=AK/A0 式中 (2-7 )
AK--摆锤对冲击试样做的功（J）； A0--试样缺口处截面积（cm2）。
第一节 工程材料的力学性能
四、疲劳强度
图2-6列出了几种变动载荷示意图。 疲劳强度(fatigue strength)是工程材料 承受规定循环次数（常取106 -107 ）而不失效 的最大应力，用σγ 表示。下标γ表示应力循 环对称系数，由下式确定：
HBS( HBW ) P P P AR DH D( D D 2 d 2 )
式中P--载荷（N） D--钢球直径（mm） d--压痕直径(mm)
第一节 工程材料的力学性能
2.洛氏硬度（HR） 洛氏硬度测试原理：用一个锥顶角为 120°的金刚石圆锥或一定直径的钢球压头， 在规定载荷作用下压入被测材料表面，由压 头在材料表面所形成的压痕深度来确定其硬 度值，如图2-9所示。
第二节 材料学基础
晶面是晶格中不同方位上的原子面，用来描 述晶面位置的符号即为晶面指数。 图2-18给出几种晶面指数类型。 晶面指数按以下步骤进行确定： 1）将晶胞中某一顶点引出的三条棱边作为坐 标轴 X、Y、Z，坐标原点应选在待定晶面之外， 以免出现零截面。 2）以晶胞的棱边长为度量单位，求出待定晶 面在各轴上的截距。 3）取各截距的倒数，并化为最小简单整数， 放在圆括号“（）”内，即为求得的晶面指数。
K Ic Y c a
纲系数 σc--裂纹失稳扩展的应力，即断裂应力，计算 与测量方法见式(2-4) a--材料内部裂纹长度的一半
Y--是一个和裂纹形状及加载方式有关的无量
第一节 工程材料的力学性能
七、材料的高温性能
1.高温强度 高温强度是指材料在高温下，抵抗外力 载荷所引起的应变或断裂的能力。典型单相 多晶陶瓷材料的强度和变形随温度的变化见 图2-12。
第一节 工程材料的力学性能
一、强度
强度(Strength)是指材料抵抗由外力载荷所 引起的应变或断裂的能力，外力载荷方式不同， 描述强度的指标也不同。
（一）抗拉强度
塑性较好的金属或高分子材料常用抗拉强度 衡量其抵抗破坏的能力，它是通过标准试样在拉 伸试验机上通过拉伸试验测出来的。图2-1为低 碳钢拉伸试样的形状和尺寸示意图。
六、断裂韧性
断裂韧性KIC 是材料抵抗裂纹失稳扩展能力的 度量，是材料抵抗低应力脆性断裂的能力。 KIC 主 要用于脆性材料，断裂韧性的测量方法与抗折强度 测量方法相类似（见图2-11）。不同之处是在弯曲 试样中部预制一个0.1mm左右宽的小口，以模拟材 料内部微裂纹的一半，然后加载后测量其断裂韧性 KIC。KIC计算公式:
第一节 工程材料的力学性能
1.抗热震性
材料的抗热震性(Thermal Shock)是指材 料抵抗温度变化能力的大小，分为热冲击作用 下的瞬时断裂和热冲击循环作用下的开裂、剥 落，终至整体损坏的热震损伤两大类。水急冷 条件下平板件表面及中心处产生的热应力σs为
E T1 T0 S 1
第二节 材料学基础
2.金属的单晶体结构
（1）体心立方晶体结构 该晶体结构的原子 排布规律如图2-14所示。 （2）面心立方晶体结构 该晶体结构的原子 排布规律如图2-15所示 。 （3）密排六方晶体结构 该晶体结构的原子 排布规律如图2-16所示 。
第二节 材料学基础
3．晶向指数和晶面指数*
晶向是晶格中各种原子列的位向，晶向指数即是 用来描述晶向的一种符号。图2-17中示出了立方晶体 结构中的几种晶向指数。 晶向指数可以按以下步骤进行确定： 1）从晶胞的同一点（原点）引出三个棱边作为坐 标轴X、Y、Z，以棱边长度（即点阵常数）作为坐标轴 的单位长度。 2）自坐标原点引出一有向直线平行于所求的晶向 3）在所引出的有向直线上任取一点，求出该点的 坐标。 4）将三个坐标值按比例化为最小整数，依次写在 “„‟”括号内，即为所求的晶向指数。
第一节 工程材料的力学性能
八、高弹性和粘流性
在外力作用下，高聚物会发生大的变形 ，当外力去除后，其变形逐渐回复的性质称 高弹性。 粘流性是指高聚物粘性流动的性质。
第二节 材料学基础
第二节 材料学基础
一、金属学基础
(一)金属的晶体结构 1.晶体点阵和晶胞 将晶体中的质点假设为固定不动的刚性球体， 而晶体就是由这些刚性球体堆垛而成的，如图213(a)。若用许多平行的直线将这些原子刚球连接 起来，就构成三维的空间构架，如图2-13(b)。这 种用来描述晶体中质点（原子、离子或分子）排列 规则的空间构架模型称为晶体点阵。为了描述晶胞 内的几何特征和质点空间位置，通常可用三个棱边 长a、b、c和三个棱边之间夹角α、β、γ来进行 ，如图2-13(c)。其中a、b、c又叫点阵常数。
第二章
工程材料性能及应用基础
第二章 工程材料性能 及应用基础
本章将重点介绍材料的力学性能、材料 学的部分基础知识、材料的分类编号及用 途，以便为选材和制定后续制造工艺奠定 基础。
第一节 工程材料的力学性能
第一节 工程材料的力学性能
力 学 性 能 （ 或 机 械 性 能 ， Mechanical Performance）是指材料受到外加载荷作用时 ，所反映出来的固有性能。
金属的结晶过程，可用冷却曲线描述， 图2-22a)为纯金属的冷却曲线，它表明了熔 融金属经缓慢冷却所表现出的温度随时间的 变化规律。理论结晶温度与实际结晶温度之 差称为过冷度，用ΔT表示。 ΔT = Tm -T1 （2-16） 合金（或非纯金属）的结晶不同于纯金 属，图2-22b)为Cu-Ni合金的冷却曲线。 研究还表明，金属的结晶过程实质上是 晶核的形成与长大过程。图2-23描述了液态 金属的结晶全过程。
二、塑性
工程材料的塑性(plasticity)是指工程材 料在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的 能力。对应拉伸变形，通常用两种方式来表 示，即伸长率（δ）和断面收缩率(Ψ)。 δ=(L1-L0)/L0×100% （2-5） Ψ=(A0-A1)/A0×100% 式中L0--试样标距的原始长度； （2-6）
γ=σmin/σmax (2-8) 式中σmin --循环应力中数值最小的应力； σmax --循环应力中数值最大的应力。 试样承受不同的应力幅σa[σa=(σmax-σmin )/2]与循环断裂周次N之间的关系曲线，称疲劳 曲线，如图2-7所示。
第一节 工程材料的力学性能
五、硬度
硬度(Hardness)是指更硬的外来物体作 用于固体材料上时，固体材料抵抗塑性变形 、压入或压痕的能力。
第一节 工程材料的力学性能
1、金属材料抗拉强度 图2-2a为低碳钢的拉伸曲线。 图2-2b为不同金属材料的应力－应变拉伸曲线图。 抗拉强度是表示材料在拉伸过程中单位面积所能承 受的最大拉伸力，用σb （单位MPa）表示，计算方法为 ：σb=Pb/A0 (2-1) 式中：Pb——试样拉伸时的最大拉力（N） A0——试样的原始载面积（m2） 屈服强度是工程材料在外力作用下开始产生屈服时 单位面积所能承受的最大拉伸力。用σs表示，计算方 法为： σs=Ps/A0 (2-2) 式中：Ps ——试样产生屈服现象时的对应载荷（N）。 2、高分子材料抗张（拉）强度 图2-3为高分子聚合物在不同温度范围时的拉伸曲线。
第一节 工程材料的力学性能
（二）抗折（弯）强度
图2-4(a) ，2-4(b)分别为三点、四点弯曲加 载示意图 其中三点弯曲抗折强度计算公式为：
3PL f 2bh
2
式中，P为断裂载荷（N），L为下支点间跨距（mm ），b为试样的宽度（mm），h为试样的厚度（mm） 。强度单位为MPa。
第一节 工程材料的力学性能
第一节 工程材料的力学性能
1.布氏硬度（HB）
布氏硬度测试原理：它是用载荷为P的力把直 径为D的钢球（或是硬质合金球）压入材料表面（ 如图2-8），并保持一定的时间，然后卸载，测出 钢球（或硬质合金球）在材料表面上所压出凹痕的 直径d，由此计算出压痕球面面积AR，求出单位面积 所受的力，即为材料的硬度值。计算公式为：
L1--试样拉断瞬间标距的实际长度；
A0--试样原始截面积； A1--试样断囗处的截面积。
第一节 工程材料的力学性能
三、冲击韧度
冲击韧度是指被冲击试件在一次冲击试 验时被冲断所吸收的能量Ak 除以原试件的最 小横截面积A0所得的值（见式2-7）。用符号 ak(单位为J/m)表示。工程上常用摆锤冲击试 验机来测定冲击韧度，图2-5为试验示意图
4. 邵氏硬度
邵氏硬度又称肖氏硬度,是用来测量弹性 体和热塑性软塑料的穿透硬度的，邵氏硬度分 为邵氏压痕硬度与邵氏反弹硬度两种。 反弹式硬度值由下式计算： HS=KH/H0
式中：HS--邵氏反弹硬度。 H--冲头反弹的高度mm。 H0--冲头的原始高度mm。 K--反弹硬度系数。