金属的力学性能

3．硬度
硬度是指材料表面抵抗局部塑性变形、压痕或划痕的能 力，用符号HB表示。材料硬度越高，其耐磨性越好。常用的 有布氏硬度和洛氏硬度两种。
（1）布氏硬度 布氏硬度试验是使用一定直径的硬质合金球体，以规定 试验力压入试样表面，保持规定时间后卸除试验力，然后用 测得的表面压痕直径来计算硬度，布氏硬度用符号HBW表示， 如175HBW。数值越大，表示材料硬度越高。
布氏硬度测定
（2）洛氏硬度 洛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，保持一定时间后卸除试验力，以测 得的压痕深度来计算洛氏硬度，用符号HR表示。 一般来说，金属材料的硬度越高，其耐磨性越好。 另外，材料的硬度和强度也有一定的关系，一般硬 度高，则强度也高。
洛氏硬度测定
4．韧性
（1）金属材料在外力作用下而发生变形，当 外力去除后，能够消失的变形称为弹性变形。
（2）不能消失的变形称为塑性变形，也称为 残余变形或永久变形。
金属材料的选用离不开对金属力学性 能的分析。
桥梁钢缆
汽车轮胎螺栓
材料的力学性能是影响材料选用的至 关重要的因素。
强度
疲劳 强度
金属的
塑性
力学性
能
韧性
硬度
机械零件在使用过程中受到各种载荷的作用所反映出 来的性能，称为材料的力学性能。
汽车零部件在使用过程中，必然会受到各种外力的作 用，如发动机上的连杆在工作中不仅受到拉力、压力作 用。还要受到冲击力的作用，这就要求材料必须具有一 种抵抗外力作用而不至被破坏的能力，这就是材料的力 学性能。
金属材料在加工和使用过程中，都会受到外力的作 用，这种外力通常称为载荷。
1．强度
强度是指在外力（载荷）作用下，金属材料抵 抗永久变形和断裂的能力，强度通常用应力表示。
应力是指材料单位横截面积上所产生的抵抗力， 用符号σ表示，单位为Pa（即N/m2）。
金属材料有多种强度，通常用屈服强度和抗拉 强度作为基本强度指标。其值可以通过拉伸试验来 测定。
拉伸试样
2．塑性
金属材料在载荷作用下发生塑性变形而不断裂的能 力称为塑性。金属材料的塑性也可通过拉伸试验测定， 常用断后伸长率和断面收缩率来表示。
（1）载荷按作用性质不同，可分为静载荷、冲击载 荷和交变载荷三类。
（2）载荷按作用方式不同，可分 为拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转 五种基本形式。
载荷的作用形式 a）拉伸 b）压缩 c）弯曲 d）剪切 e）扭转
金属材料在载荷作用下，形状和尺寸的变化称 为变形。变形一般分为弹性变形和塑性变形。
塑性指标
（1）断后伸长率 断后伸长率是指试样标距长度的伸长量与原始标距长 度的百分比，用符号A表示。 （2）断面收缩率 断面收缩率是指试样拉断处横截面积的减少量与原始 横截面积的百分比，用符号Z表示。 断后伸长率和断面收缩率的值越大，表示材料的塑性 越好。塑性和强度是金属材料最重要的力学性能指标。
金属材料的各种力学性能之间有一定联系。因此，在选用材 料时要兼顾其各项力学性能。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
韧性是指材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。材 料的韧性是通过冲击试验的方法测验出来的，冲击韧度越高， 韧性越好。
冲击试验
5．疲劳强度
汽车工业中很多机械零件如轴、齿轮、连杆、弹簧等，在工 作过程中往往会受到大小、方向随时间呈周期性变化的应力作 用，这种应力称为交变应力。
疲劳强度是指材料在无数次交变应力作用下而不发生断裂的 最大应力，用符号σ-1表示，单位为Pa（N/m2）。