1金属材料的力学性能
(精华版)国家开放大学电大专科《机械制造基础》形考任务1试题及答案
（精华版）国家开放大学电大专科《机械制造基础》形考任务1试题及答案(精华版)国家开放大学电大专科《机械制造基础》形考任务1试题及答案盗传必究形考任务一一、填空题题目1金属材料的力学性能是指在外载荷作用下其抵抗变形或破坏的能力。
题目2强度是指金属材料在外载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
题目3金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受塑性变形的能力称为塑性。
题目4在铁碳合金中，莱氏体是由奥氏体和渗碳体所构成的机械混合物。
题目5疲劳强度是表示材料经受无数次交变载荷作用而不引起断裂的最大应力值。
题目6优质碳素结构钢的牌号有两位数字表示，这两位数字具体表示钢中含碳量是万分之几。
题目7合金钢就是在碳钢的基础上有目的地加入一定量合金元素的钢。
题目8橡胶按用途可分为通用橡胶和特种橡胶两大类。
题目9常用的表面热处理工艺有表面淬火和表面化学热处理两种。
题目10淬火前，若钢中存在网状渗碳体，应采用正火的方法予以消除，否则会增大钢的淬透性。
题目11砂型铸造中常用的手工造型方有整模造型、分模造型、挖砂造型、活块造型等。
题目12根据药皮所含氧化物的性质，焊条分为酸性焊条和碱性焊条两类。
题目13冲压生产的基本工序有分离工序和变形工序两大类。
题目14电焊条由焊芯和药皮两部分组成。
二、是非判断题题目15冲击韧性值随温度的降低而增加。
选择一项：错题目16抗拉强度是表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。
选择一项：对题目17硬度是指金属材料抵抗其他物体压入其表面的能力。
选择一项：错题目18金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受最大塑性变形的能力称为塑性。
选择一项：对题目19冲击韧性值随温度的降低而减小。
选择一项：对题目20强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。
选择一项：对题目21屈服强度是表示金属材料抵抗微量弹性变形的能力。
选择一项：错题目22冲击韧性值愈大，材料的韧性愈好。
选择一项：对题目23硬度是指金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力。
内蒙古自治区考研冶金工程复习资料金属材料力学性能分析
内蒙古自治区考研冶金工程复习资料金属材料力学性能分析冶金工程是现代工程领域中一个重要的学科，它研究金属材料的加工、改性和使用。
而金属材料的力学性能是冶金工程中不可忽视的重要因素。
本文将对内蒙古自治区考研冶金工程复习资料中的金属材料力学性能进行分析。
一、金属材料的力学性能概述金属材料的力学性能是指在外力作用下，金属材料的力学行为和力学特性。
常用的力学性能指标有强度、韧性、硬度、塑性等。
1.1 强度金属材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
内蒙古自治区考研复习资料中应重点掌握各种强度的计算方法和使用场合。
1.2 韧性金属材料的韧性是指材料在受力作用下能够吸收能量并发生塑性变形的能力。
韧性是衡量材料抗破坏性能的重要指标，常用的韧性指标有断裂韧性、延伸率等。
对于冶金工程考研复习而言，理解金属材料韧性的变化规律以及影响因素是必不可少的。
1.3 硬度金属材料的硬度是指材料抵抗划痕、压痕等外力的能力。
硬度是评价材料抗划伤和抗磨损性能的重要指标。
内蒙古自治区考研复习时，应对常用的硬度计算方法进行熟悉，并理解硬度与材料微观结构的关系。
1.4 塑性金属材料的塑性是指材料在受力作用下发生可逆变形的能力。
塑性是判断材料加工性能的重要指标，也是金属材料力学性能分析中的核心内容之一。
内蒙古自治区考研复习资料中应着重掌握塑性变形的机制及其与材料结构的关系。
二、金属材料力学性能分析方法金属材料力学性能的分析方法主要包括实验方法和理论计算方法。
实验方法主要通过对金属材料进行拉伸、压缩、冲击等实验来获得相应的力学性能数据。
理论计算方法则通过基于材料力学原理和相关公式的推导，计算及预测金属材料的力学性能。
2.1 实验方法内蒙古自治区考研复习资料中，对于实验方法的学习和掌握尤为重要。
学生应了解各种常见材料力学性能实验的原理和操作方法，包括拉伸试验、冲击试验、硬度测试等。
通过实验数据的获得和分析，可以获得材料的力学性能参数。
金属材料力学性能
金属材料力学性能金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其力学性能对于材料的应用具有至关重要的作用。
力学性能包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等指标，这些指标直接影响着材料在工程中的使用效果。
本文将重点介绍金属材料的力学性能及其影响因素。
首先，我们来谈谈金属材料的强度。
材料的强度是指其抵抗外部力量破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等指标来表示。
金属材料的强度受到晶格结构、晶粒大小、合金元素等因素的影响。
晶格结构的完整性和晶粒尺寸的大小都会影响金属材料的强度，而添加合金元素则可以改善金属材料的强度和硬度。
其次，韧性是金属材料力学性能中的另一个重要指标。
韧性是材料抵抗断裂的能力，也是材料在受到外力作用时能够发生塑性变形的能力。
金属材料的韧性受到晶粒大小、晶格结构、冷加工程度等因素的影响。
通常情况下，晶粒细小的金属材料具有较好的韧性，而经过适当的热处理和冷加工的材料也可以提高其韧性。
此外，硬度是金属材料力学性能中的另一个重要指标。
硬度是材料抵抗划伤和穿刺的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标来表示。
金属材料的硬度受到晶粒大小、晶格结构、合金元素等因素的影响。
晶粒细小的金属材料通常具有较高的硬度，而添加合金元素也可以提高金属材料的硬度。
最后，塑性是金属材料力学性能中的重要指标之一。
塑性是材料在受到外力作用时能够发生可逆形变的能力，通常用延伸率、收缩率等指标来表示。
金属材料的塑性受到晶格结构、晶粒大小、合金元素等因素的影响。
晶格结构完整、晶粒细小的金属材料通常具有较好的塑性，而添加合金元素也可以提高金属材料的塑性。
综上所述，金属材料的力学性能受到多种因素的影响，包括晶格结构、晶粒大小、合金元素等。
了解这些影响因素对于合理选择和应用金属材料具有重要意义，也有助于优化材料的力学性能。
希望本文的介绍能够对读者有所帮助，谢谢阅读！。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能金属材料的力学性能引言：金属材料是一类具有良好力学性能的材料，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它们具有高强度、高刚度和良好的塑性变形能力，使其在结构工程中发挥重要作用。
本文将介绍金属材料的力学性能，包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特性。
一、强度强度是金属材料的抵抗外力破坏和变形的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。
屈服强度是指金属材料开始塑性变形时的应力值，抗拉强度是金属材料抗拉应力下发生断裂的能力，抗压强度是金属材料抗压应力下发生断裂的能力，剪切强度是金属材料发生滑移断裂的能力。
强度与金属材料内部的晶体结构密切相关，晶体间的结合力越强，金属材料的强度越高。
二、刚度刚度是指金属材料抵抗外力变形的能力，也称为弹性模量。
刚度与材料的原子结构相关，原子之间的键合越紧密，材料的刚度就越高。
刚度是测量金属材料在受力作用下的弹性恢复能力。
常见的刚度指标是杨氏模量和剪切模量，取决于金属材料中原子之间的键合性质和晶体结构。
三、韧性韧性是指金属材料在受力作用下能够吸收大量能量而不断裂的能力。
韧性是将金属材料弯曲、扭转或拉伸时的表现，具有良好的韧性的材料可以获得较大的塑性变形能力。
韧性材料能够在受到冲击或震动时，通过塑性变形来吸收能量，从而减少外界力量对结构的破坏。
韧性与金属材料内部晶粒的细化、晶界的加强以及材料中的组织缺陷等因素有关。
四、延展性延展性是指金属材料在外力作用下能够发生塑性变形，较大程度延长而不发生断裂的能力。
延展性与金属材料的晶粒形态及其排列方式密切相关，也与材料中晶界的运动有关。
延展性较好的材料可以用于制造需要大变形的构件，如容器、管道等。
延展性较差的材料容易发生局部失稳和断裂。
结论：综上所述，金属材料具有优异的力学性能，包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特点。
这些性能是由金属材料的晶体结构和内部组织决定的。
对于不同的应用需求，可以选择不同力学性能的金属材料来满足要求。
第一章 金属材料的力学性能
度
A、C标尺为100
B标尺为130
机 械 制
造
基
础
§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
二、洛氏硬度
标注——用符号HR表示， A标尺HRA B标尺HRB C标尺HRC
如： 42 HRA
机
械
硬度值 A标尺
制
造
基
础
§1.2 硬度
第一章 金属材料的力学性能
三、维氏硬度 测定原理——基本上和布氏硬度相同，只是所用 压头为金刚石正四棱锥体
冲击韧度高
机
•冲击能量高时， --材料的冲击韧度主要取决于材料的塑性，塑性高则
韧度高
械 制
造
基
础
第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
机
械
制
造
基
础
§1.4 疲劳强度
第一章 金属材料的力学性能
疲劳强度
Sl110000%%Sl10lS0 110100%0%
Sl 二者的值越大塑性越好 00
lS0 0
机 械 制
原始原横始截标面距积
试样拉试断样后断的裂标处距截面积
造 基
础
第一章 金属材料的力学性能
第一章 金属材料的力学性能
§1.1 强度和塑性
§1.2 硬度
§1.3 冲击韧度
§1.4 疲劳强度
本章小结
第一章 金属材料的力学性能
由主金要属内材容料：制成的零、部件，在工作过
程中金都属要材承料受的外力力学性(或能称指载标荷和) 测作试用方而法产，
金属材料的力学性能ppt课件.ppt
F F F
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
拉伸试验
d0
F
F
l0
L 拉伸前
dk
lk
拉伸后
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
标准冲击试样有两种，一种是Ｕ形缺口试样，另一种是Ｖ
形缺口试样。它们的冲击韧度值分别以a KU和a KV。
材料的a K值愈大，韧性就愈好；材料的a K值愈小，材料
的脆性愈大
通常把a K值小的材料称为脆性材料 研究表明，材料的a K值随试验温度的降低而降低。
加载速度越快，温度越低，表面及冶金质量越差， a K在值
Fe
e
k
4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变
形
5、b点出现缩颈现象，即试样局部
o
截面明显缩小试样承载能力降低，
拉伸力达到最大值，而后降低，但
变形量增大，K点时试样发生断裂。
F S0 拉伸曲线
l l0
应力—应变曲线
l
e — 弹性极限点 S — 屈服点 b — 极限载荷点
K — 断裂点
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
3) 维氏硬度
维氏硬度试验原理
维氏硬度压痕
维氏硬度计
为了规范事业单位聘用关系，建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ，保障 用人单 位和职 工的合 法权益
金属材料的力学性能指标
金属材料的力学性能指标金属材料是工程中常用的材料之一，其力学性能指标对于材料的选择和设计具有重要意义。
力学性能指标是评价金属材料力学性能的重要依据，主要包括强度、韧性、塑性、硬度等指标。
下面将对金属材料的力学性能指标进行详细介绍。
首先，强度是评价金属材料抵抗外部力量破坏能力的指标。
强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
其中，屈服强度是材料在受到外部力作用下开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗破坏的能力，抗压强度是材料在受到压缩力作用下抵抗破坏的能力。
强度指标直接影响着材料的承载能力和使用寿命。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。
冲击韧性是材料在受到冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，断裂韧性是材料在受到静态载荷作用下抵抗破坏的能力。
韧性指标反映了材料在受到外部冲击或载荷作用下的抗破坏能力，对于金属材料的使用安全性具有重要意义。
再次，塑性是材料在受力作用下产生塑性变形的能力。
塑性指标包括伸长率、收缩率等。
伸长率是材料在拉伸破坏前的延展性能指标，收缩率是材料在受力破坏后的收缩性能指标。
塑性指标直接影响着金属材料的加工性能和成形性能，对于金属材料的加工工艺和成形工艺具有重要影响。
最后，硬度是材料抵抗划伤、压痕等表面破坏的能力。
硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。
硬度指标反映了材料表面的硬度和耐磨性能，对于金属材料的耐磨性和使用寿命具有重要意义。
综上所述，金属材料的力学性能指标是评价材料性能的重要依据，强度、韧性、塑性、硬度等指标直接影响着材料的使用性能和工程应用。
在工程设计和材料选择中，需要根据具体的工程要求和使用环境，综合考虑各项力学性能指标，选择合适的金属材料，以确保工程的安全可靠性和经济性。
中职《金属加工与实训-基础常识与技能训练》 第1章 金属材料的力学性能 云天课件
性
疲劳强度
第1章 金属材料的力学性能
教学要求
P.10
通过实验或采用多媒体等教学手段： （1）理解金属材料的力学性能及强度、塑性、硬度、韧性的概念； （2）了解金属疲劳的现象。
第1章 金属材料的力学性能
金属材料性能 金属材料在给定外界条件下的抵抗能力。
物理、化学性能 使用性能 金属材料性能 工艺性能 力学性能 强度、塑性、硬度……. 铸、锻、焊、切削加工…….
应变：由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化。
金属材料的力学性能, 是评定金属材料质量的主要依据, 也是金属构件设计
时选材和进行强度计算的主要依据。第一节 金属材料强度与塑性 二、 拉伸试验过程分析
拉伸试验: 强度指标获得的方法. 试样、试验机 试验结果：拉伸曲线
圆形拉伸试样图
P.10
第一节 金属材料的强度与塑性 二、 拉伸试验过程分析 拉伸曲线 载荷F和伸长量⊿L之间的关系曲 线，称为拉伸曲线。
P.11
曲线的几个变形阶段：
Oe
es
屈服 阶段
sd
明显塑 性变形 阶段
db
强化阶 段
bz
b
弹性变 形阶段
缩颈阶 段
试样发 生断裂
第一节 金属材料的强度与塑性 三、 强度
强度 强度是指金属材料在静载荷作用下
P.11
抵抗永久变形和断裂的能力.
1.屈服强度和规定残余延伸强度 屈服极限 表示在外力作用下，材料 刚开始产生塑性变形时的最小应力值，以 Re 表示，即:
Fs Re S0
MPa
屈服强度是工程技术上重要的力学性能 试验指标之一,也是大多数机械零件选材和设 计的依据。
第一节 金属材料的强度与塑性 三、 强度
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
中职金工实训第一章金属材料的力学性能剖析
教案二【教学组织】1．提问5分钟2．讲解75分钟3．小结5分钟4．布置作业5分钟【教学内容】第一章金属材料的力学性能金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
●使用性能是指金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能，即在使用过程中所表现出的特性。
使用性能包括力学性能（或机械性能）、物理性能和化学性能等。
●工艺性能是指金属材料在制造机械零件或工具的过程中，适应各种冷、热加工的性能，也就是金属材料采用某种成形加工方法制成成品的难易程度。
工艺性能包括铸造性能、锻压性能、焊接性能、热处理性能及切削加工性能等。
第一节金属材料的强度与塑性一、力学性能的概念●金属材料的力学性能是指金属材料在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力—应变关系的性能，又称机械性能，主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等。
●物体受外力作用后导致物体内部之间相互作用的力称为内力。
●单位面积上的内力称为应力σ(N/mm2或Mpa）。
●应变є是指由外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化(%)。
二、拉伸试验过程分析●拉伸试验是指用静（缓慢）拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量，测定试样强度、塑性等力学性能的试验。
圆柱形拉伸试样分为短圆柱形试样和长圆柱形试样两种。
长圆柱形拉伸试样L0=10d0；短圆柱形拉伸试样L0=5d0。
●在进行拉伸试验时，拉伸力F和试样伸长量△L之间的关系曲线，称为力-伸长曲线。
a）拉伸前 b）拉断后图1-1 圆柱形拉伸试样图1-2 退火低碳钢的力—伸长曲线完整的拉伸试验和力一伸长曲线包括弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、颈缩与断裂四个阶段。
三、强度●强度是金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。
金属材料的强度指标主要有屈服强度（或规定残余伸长强度）、抗拉强度等。
1.屈服强度和规定残余伸长应力●屈服强度是指拉伸试样在拉伸试验过程中拉力（或载荷）不增加(保持恒定)仍然能继续伸长(变形)时的应力。
金属工艺学第一章金属材料性能ppt课件.ppt
拉伸试验
强度：材料在外力作用下抵抗永久变形和 断裂的能力。
塑性：材料在外力作用下产生永久变形而 不破坏的能力。
硬度
硬度：金属材料抵抗其他更硬物体压入表面的 能力，衡量材料的软硬程度。
硬度试验方法很多，机械工业普遍采用 压入法来测定硬度，压入法又分为布氏硬度、 洛氏硬度、维氏硬度等。
布氏硬度是用单位压痕面积的力作 为布氏硬度值的计量，符号HBS、HBW
洛氏硬度是用压痕深度作为洛氏 硬度值的计量即，符号HR
维氏硬度也是以单位压痕面积的力作为 硬度值计量。试验力较小，压头是锥面夹角 为136°的金刚石正四棱锥体，维氏硬度用符 号HV表示。
冲击韧性和疲劳强度
冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断 裂的能力。
疲劳强度：金属材料在无数次重复或交变 载荷作用下而不致引起断裂的 最大应力。
使用性能：金属材料在使用过程中所表现出来 的性能。
（物理性能、化学性能、力学性能） 工艺性能：金属材料在各种加工过程中所表现
出来的性能。 （铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能）
1. 金属材料的力学性能
力学性能：指金属材料在外力（载荷）作用下 所表现出的抵抗变形和破坏的能力。
强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。 外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。 载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。
2.金属材料物理性能和化学性能
物理性能：密度、熔点、导热性、导电 性金属材料的工艺性能（略）
工艺性能：铸造性能、锻造性能、 焊接性能、切削加工性能
1-金属材料的性能(SK)
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2.强度指标
模 块
（3）抗拉强度，又称强度极限Rm（旧：σb）
一 ——材料在拉断前所能承受的最大应力。用符号Rm表
金 示。 属 材 料
Rm
Fm S0
的 ※※Rm 是脆性材料设计选材的
性 唯一依据。
能
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模 ※※屈强比——屈服强度与抗拉强度的比值ReL/Rm。 块
低碳钢拉伸曲线：
金
属 oe——弹性变形阶段
材 料
es——屈服阶段
的 sb——均匀塑性变形阶段
性 能
（强化阶段）
k——缩颈阶段
低碳钢拉伸曲线
※oe的斜率即为材料的弹性模量E，又称材料的刚度。
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模 块 一
金
属
材
料 的
屈服——载荷基本不变而试样继续伸长的现象。
性
能 ※※屈服的产生标志着材料产生明显的塑性变形
ReH ReL RP
上屈服点
下屈服点
规定非比例伸 长应力
σ
Su
σ
sL
σ
P
性 抗拉强度
Rm
抗拉强度
σ
b
能 断后伸长率 A、A11.3、Axmm 断后伸长率 δ5、δ10、δxmm
断面收缩率
Z
断面收缩率
ψ
◎◎在GB/T228-2010中，又将“规定非比例延伸强度”改 为“规定塑性延伸强度”。（符号不变）
性 能
中，可避免突然断裂。
金属材料的强度与塑性新、旧标准对照（P7表1-1）
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常用力学性能名称和符号新旧标准对照（一）
1章 金属材料的力学性能 寒假(1)
第一章金属材料的力学性能姓名：一、填空题(共10小题，每小题3分，共30分)l.是指金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，常用的硬度实验法有硬度实验法、硬度实验法和硬度实验法。
2.金属材料在作用下，抵抗和的能力称为强度。
3.金属材料的性能分为和。
4.塑性指标是和，其值越大表示材料的塑性越。
5.变形一般可分为和两种，不能随载荷的去除而消失的变形称为6.200HBS表示硬度,硬度值是，压头是。
7.测定原材料常用试验,测定淬火钢常用试验。
8.金属材料抵抗载荷作用而的能力，称为冲击载荷。
9.布氏硬度值测量压痕，洛氏硬度值测量压痕，维氏硬度值测量压痕。
10.金属材料在循环应力作用下能经受无限多次循环而不断裂的最大应力称为金属材料的。
二、判断题(共10小题，每小题2分，共20分)1.洛氏硬度值无单位。
（）2.做布氏硬度测试时，当试验条件相同时,其压痕直径越小，材料的硬度越低。
（）3.在实际应用中,维氏硬度值是测定压痕对角线长度的算术平方值后再查表得到的。
（）4.各种不同的标尺的洛氏硬度值可进行直接比较,因此应用方便。
（）5.维氏硬度值具有连续性,故可测定很软到很硬的各种金属材料的硬度,其准确性高。
（）6.金属的塑性越好，变压抗力越小，金属的锻造性能越好。
（）7.金属材料的力学性能差异是由其内部组织所决定的。
（）8.金属在强大的冲击作用下，会产生疲劳现象。
（）9.拉伸试验可以测定金属材料的强度、塑性等多项指标。
（）10.布氏硬度测量法宜用于测量成品及较薄零件。
（）三、单项选择题（共10小题，每题2分，共20分）1.金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（）。
A.塑性B.硬度C.强度D.韧性2.做疲劳试验时.试样承受的载荷为（）。
A.静载荷B.冲击载荷C.循环载荷D.过载荷3.下列属于力学性能指标的是（）。
A.热膨胀性B.化学稳定性C.疲劳强度D.可锻性4.拉伸试验时,试样拉断前能承受的最大标称应力称为材料的（）。
第一章 金属材料的力学性能
Fb σb= S0
四、塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 δ和断面收缩率 Ψ 塑性的衡量（塑性指标）：伸长率 和断面收缩率 ）：
1）伸长率（ δ ） ）伸长率（ 伸长率是指试样拉断 后标距增长量与原始 标距的百分比，即： 标距的百分比，
lk-l0 δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距 试样拉断后的标距,mm; 试样拉断后的标距 l0——试样的原始标距 。 试样的原始标距,mm。 试样的原始标距
第一章 金属材料及热处理基础知识
应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥 应用于各种工程领域中的材料，如在机械工业中，建筑及桥 于各种工程领域中的材料 等等， 统称为工程材料。 梁中，等等，——统称为工程材料。 统称为工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料 用来制造各种机电产品的材料， 称为机械工程材料 其中用来制造各种机电产品的材料，——称为机械工程材料 称为机械工程材料. 主要包括： 主要包括： 1）金属材料：钢，铸铁，铜及铜合金，等等。 铸铁，铜及铜合金，等等。 ）金属材料： 2）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。 ）非金属材料：塑料，橡胶，工业陶瓷，等等。 3）复合材料：由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的 ）复合材料： 多相材料。 多相材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 金属材料是制造机器的最主要材料。 是制造机器的最主要材料 1、金属材料按含金属元素数量的多少分为： 、金属材料按含金属元素数量的多少分为： 1）纯金属 一种金属 一种金属). ）纯金属(一种金属 2）合金（以一种金属为基 其他金属或非金属） 其他金属或非金属） ）合金（以一种金属为基+其他金属或非金属
刚度、强度、 第一节 刚度、强度、塑性
刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 塑性是根据拉伸试验 刚度、强度、弹性和塑性是根据拉伸试验测定出 来的。 来的。 一、拉伸试验与拉伸曲线 1、拉伸试样 试验前在试棒上打出标距 试验前在试棒上打出标距 按国标规定标准拉伸试样可分为： 按国标规定标准拉伸试样可分为： 板形试样： １) 板形试样：原材料为板材或带材 圆形试样：长试样L 短试样L ２) 圆形试样：长试样L0＝10d0，短试样L0=5d0 其中： 为试样标距， 其中：L0为试样标距，d0为试样直径
金属材料与热处理 第三版 模块一 金属的力学性能
金属的物理性能
5.热膨胀性 ✓ 热膨胀性是指固态金属在温度变化时热胀冷缩的能力，在工程上常用线膨胀系数来
表示，符号为α1
式中 α1 ——线膨胀系数(1/K); L0 ——材料的原始长度(mm); L1 ——材料从T0温度加热到T1温度后的长度(mm); T0——原始温度(K); T1 ——加热后的温度(K)。
感性、回火脆性、氧化脱碳倾向等。
强度与塑性
强度与塑性
低碳退火钢拉伸曲线分析 ✓ 第1阶段：弹性变形阶段（oa） 在
此阶段中应力-延伸率成直线关系， 加力时产生变形，卸力后变形能完 全恢复拉伸曲线oa阶段的斜率(R/e) 为试验材料的弹性模量（E）。弹 性模量表示金属材料对弹性变形的 抵抗能力，也叫材料的刚度。 ✓ 第2阶段：滞弹性变形阶段（ab） 这阶段中应力-延伸率出现了非直 线关系，当力加到b点时卸除力， 变形仍可回到原点
金属的工艺性能
所谓工艺性能，是指金属材料适应各种加工工艺的能力。金属的工艺性能包括 铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性等。
1．铸造性能 ✓ 材料适于铸造加工的性能称为铸造性能。衡量铸造性能的指标有流动性、收缩
性和偏析倾向等。 ✓ 凡是流动性好、收缩性小以及偏析倾向小的金属材料，其铸造性能良好，容易
别是对焊接的工艺性和焊接质量有较大影响。 1.密度 ✓ 密度是单位体积物质的质量，用符号ρ表示，单位为kg/m3。计算公式
为
金属的物理性能
✓ 密度是金属材料的特性之一。不同金属的密度不同。按密度的大小， 将金属分为轻金属与重金属两类。密度小于5×103 kg/m3 的金属称为 轻金属,如铝、镁、钛等及其合金;密度大于5×103 kg/m3的金属称为 重金属,如铁、铜、锡、铅等及其合金。
金属材料的力学性能(一)
（2）拉伸机
万能材料试验机
a) WE系列液压式 b) WDW系列电子式
（3）拉伸试验
拉伸试验视频1
(a)试样
(b)伸长
(c)产生缩颈
(d)断裂
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试验视频1回顾
2、低碳钢拉伸曲线
OA＇ 弹性变形阶段 A＇ABC 屈服阶段 CD 强化阶段 DE 缩颈阶段
脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
金属材料的力学性能又称为机械性能，是指金属
在外力作用下所反映出来的性能。 具体的说就是金属材料在受到拉伸、压缩、弯曲、 扭转、冲击、交变应力时，对变形与断裂的抵抗能力。
材料在外力的作用下将发生形状和尺寸变化，称为 变形。
外力去处后能够恢复的变形称为弹性变形。
外力去处后不能恢复的变形称为塑性变形。
Fs s ( MPa) Ao
式中Fs——试样产 生屈服时所承受的最大 载荷，N ； Ao——试样原始截 面积，mm2。
对于高碳淬火钢、铸铁等材料，在拉伸试验中没 有明显的屈服现象，无法确定其屈服强度。 国标GB228-2002规定，一般规定以试样产生 0.2%塑性变形时的应力作为该材料的屈服强度， 称为条件屈服强度，用σr0.2表示。
强度 塑性 硬度 韧性 疲劳强度
复习巩固
1、金属的力学性能包括哪些指标？ 2、什么是强度？衡量材料强度的指标是什么？
强度是金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性 变形和断裂的能力。 强度指标主要有屈服极限和强度极限。
复习巩固
1、金属的力学性能包括哪些指标？ 2、什么是强度？衡量材料强度的指标是什么？ 3、设计零件主要依据哪种强度指标？
练一练：举几个日常生活中弹性变形和塑性变形的例子
1金属材料的力学性能
金属工艺学•什么叫金属工艺学？金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。
它主要研究：各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
•机械制造的基本工程1、产品设计总体设计零部件设计决定功能选用材料决定尺寸及结构细节定出技术要求绘出图纸2、工艺准备决定生产方案制定工艺规程与工艺卡设计并制造工艺装备3、毛坯生产铸件、锻件、冲压件、焊接件、棒料、非金属材料、毛坯等。
4、切削加工粗加工、半精加工、精加工、外构件、外协件5、装配与调试组件装配、部件装配、总装、调试6、装箱出厂•机械制造的经济性原则材料成本、工时成本直接成本、间接成本生产成本、利润、税金•现代先进加工工艺1、采用物化知识的职能来代替人，使人从直接参加生产劳动变为主要负责控制生产。
2、采用先进工艺和高效专用设备，使工艺专业化。
3、机械加工技术柔性化，大量采用信息技术和计算机技术。
•材料是可以直接制成成品的东西,如木料、石料、金属材料等。
•工业生产中所使用的材料属于工程材料，主要包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
•金属材料是现代制造机械的最主要材料。
•金属材料以合金为主，很少使用纯金属。
合金是以一种金属为基础，加入其它金属或非金属，经过熔炼、烧结或其它方法制成的具有金属特性的材料。
最常用的合金，有以铁为基础的铁碳合金；有以铜或铝为基础的铜合金和铝合金。
•用来制造机器零件的金属或合金应具有如下性能：1、优良的工艺性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能等。
2、较好的使用性能，包括物理性能、化学性能、力学性能等。
§1-1 材料的性能材料的性能以金属材料为例包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能等。
一、金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。
金属的力学性能
金属的力学性能
金属的力学性能是指金属材料在受力下的变形能力和承受能力。
主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属的抗拉强度是指材料在拉伸试验中能承受的最大拉应力，抗压强度则是材料在压缩试验中能承受的最大压应力。
强度越高，说明金属材料越能承受拉伸或压缩载荷。
2. 延伸性：金属的延伸性是指材料在受拉力作用下能够发生可逆塑性变形的能力，通常用延伸率来表示。
高延伸性意味着材料能够在受力下进行较大的可逆形变，适用于需要抵抗冲击或振动载荷的应用。
3. 硬度：金属的硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。
高硬度的金属能够抵抗划伤或穿刺，适用于需要较高耐磨性的应用。
4. 韧性：金属的韧性是指材料在断裂前能够吸收能量的能力，通常通过断裂韧性、冲击韧性或静态韧性来衡量。
高韧性的金属能够在受力下吸收更多的能量，抵抗断裂或破损。
5. 弹性模量：金属的弹性模量是指材料在受力下能够恢复原状的能力，也叫做弹性刚度。
高弹性模量的金属具有较大的刚度和弹性，适用于需要较好的回弹性能的应用。
以上是金属的一些基本的力学性能指标，不同金属材料具有不同的性能特点，可以根据具体需求选择合适的金属材料。
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材料与工程的关系：材料应用于工程，工 程的目的是按照需要和条件改造材料，使 其具有使用价值。
工艺
结构
性能
材料使用性能
力学性能 物理性能 化学性能
材料工艺性能
铸造性能 锻造性能 焊接性能 切削加工性能
第二节 金属材料的力学性能
一.定义 : 力学性能是指材料在力的作用
下抵抗变形和开裂的性能。 二.指标 :
强度 刚度 弹性 塑性
硬度 韧性 疲劳性能
耐磨性
Strength, rigidity, elasticity, plasticity, hardness, toughness, Fatigue strength, wear-resisting property
三 拉
材料在外力作用下对变形与断裂的抵抗能力
2.弹性变形( elastic deformation ): 随载荷撤除而消失的变形。
3.弹性极限( elastic limit ):
Fe 弹性极限载荷( N )
σe =
( M pa )
A0 试样原始横截面积( mm2)
4.强度(strength): 材料在载荷作用下抵抗 破坏的能力。
(1)种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯强 度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。
GB230-1991：《金属洛氏硬度实验方法》
洛氏硬度测试示意图 洛 氏 硬 度 计
h1-h0
(3)维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
维氏硬度实验示意图
物理意义：压痕表面 上单位面积所承受的压 力
压头是136°金刚石 四棱锥体，测量出压痕 对角线(图2-16)，用此 值查表得硬度值，用HV 表示。它可以对由高到 低的较宽的硬度范围进 行测量。
弹性阶段应力与应变的比值—刚度
弹性模量（E）。
挠度： 外力作用下工件产生的弹性变形量
四.塑性(plasticity):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(percentage reduction in
area): 是指试样拉断处横截面积A 1
的收缩量(A0 - A 1)与原始横截面积 A0 之比。
d从图中可以看出,塑性好的试样断口呈韧窝花样,塑性较差的试样断
口呈冰糖状或舌状花样。
crater dimple
拉伸试样断口（扫描电镜照片）
五.硬度( hardness ):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
肖氏硬度HS
(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
韧性: 材料在塑性变形和断裂的过程中吸 收能量的能力.
材料的韧性也可以用冲击试验来测量--冲击试验方法 有些机器零件是在冲击载荷下工作的，如锻锤， 冲头等。 通常用冲击韧性来评定材料抵抗冲击的能力。 测定材料 的冲击韧性一般是在一次摆锤冲击试验机上 进行。
冲击试验机
冲击试样和冲击试验示意图
试样冲断时所消耗的冲击功A k为:
(g / cm3) ( Mpa ) 纯铝 2.7 80～100 30～37
纯铁 7.87 180～280 23～36
纯钛 4.5 405～500 90～111
一些金属的物理性能及机械性能
金属 元素符号 密度kg/m3×103 熔点(℃) 线膨胀系数(1/℃)
×10-6 导电率(%) 导热系数(J/m.s.℃) 磁化率 χ
45～ 50
11.5
35～ 40
25～ 55
50～ 70
70～ 90
65～ 75
12.5
60～ 70
70～ 85
76～ 88
20 40 36 80 65 100
银白
玫瑰 红
银白
白
灰白 暗灰
铅
Pb 11.34 327
29 7 — 抗磁 —
18
45
90 4 苍灰
锡锑
Sn Sb 7.3 6.69 232 631
A k = m g H – m g h (J)
冲击韧性值a k 就是试样缺口处单位 截面积上所消耗的冲击功。
AK
ak=
S0
(J/cm²)
不同材料冲击韧性与温度的关系
七.疲劳强度( fatigue strength ): 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。
疲劳概念: 有许多零件是在交变载荷下服役的，如轴、齿轮、
金属材料的力学性能 Performance of Metal Material
材料的性能依据 金属材料的力学性能 金属材料的其他性能
第一节 材料性能依据
材料的性能：表征材料在外界条件下所表 现出的行为。
材料系统包括：化学成分、内部结构。
材料的化学成分和内部结构是材料性能的 内部依据，性能是指确定成分和结构的材 料的外部表现。
头，全部采用硬质合金球头。 因此HBS停止使用，全部用 HBW表示布氏硬度符号。
(2)洛氏硬度 HR ( Rockwell hardness )
用压痕深度表征（每0.002mm的深度为一个单位）。因所用压头和载荷 不同又分为：HRC、HRB和HRA三种(见下表)。洛氏硬度主要测较硬的材料， 但不宜测定硬而脆的薄层，硬薄层工件常用维氏硬度衡量。
布氏硬度计
(1)布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
GB231-1984
《金属布氏硬度 实验方法》
适用范围:
＜450HBS;
＜650HBW;
硬质合金球
(1)布氏硬度 H压B头(为B淬rinell-hardness )
火钢球
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
23 11.4
14
4
——
2
—
——
20 4～10
40
0
90
0
5
30
银白 银白
第三节 金属材料工艺性能
铸造性能 锻造性能
焊接性能
切削加工
性能
热处理性能
1、铸造性 金属溶化成液态后，在铸 造成形时具有的一种特性。
2、锻压性 金属材料在锻造过程中 承受塑性变形的性能。
3、焊接性 焊接性指材料在限定的 施工条件下焊接成按规定设计要求的构件， 并满足预定服役要求的能力。
4、切削加工性 金属材料的切削加 工性指金属材料在切削加工是的难易程度。
第一章小结
1.名词解释（8-5-3-5）
强度、刚度、弹性、塑性、冲击韧性、 疲劳强度、硬度、耐磨性、密度、热 学、电学、磁学、光学性能、耐高温、 耐腐蚀、耐低温性能、铸造性能、焊 接性能、锻压性能、热处理性能、可 切削加工性能。
b es
沿试样轴向以一定速度施加载荷，使其发生拉伸变形直至断裂。通 过力与位移传感器可获得载荷(P)与试样伸长量(Δ L)之间的关系曲线， 称为拉伸曲线或P-Δ L曲线。
虎克定律
拉伸曲线（载荷-位移曲线）和应力-应变曲线 比例极限, 弹性极限, 屈服强度, 抗拉强度, 断裂强度
σk
1.弹性( elasticity ):金属材料受外力作 用时产生变形,当外力去掉后能恢复 到原来形状及尺寸的性能。
弹簧等。通常它们工作时所承受的应力都低于材料的屈 服极限，但在交变载荷作用下经过较长时间后发生断裂， 这种现象称为疲劳。
疲劳强度: 疲劳强度是指材料经受无限多次循环而不断裂的最
大应力，记为ζ r。通常是用旋转弯曲试验方法测定在 对称应力循环条件下材料的疲劳极限(ζ -1)。
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:
A0 - A 1
ψ=
× 100%
A0
(2)伸长率(延伸率) specific elongation: 是指试样拉断后的标距伸长量L 1 – L 0
与原始标距L 0之比。
L1– L0
δ=
× 100%
L0
δ < 2 ~ 5% 金属脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 金属韧性材料 δ > 10% 金属塑性材料
适用范围: HV≈HBS ; 测量薄板类 ;
GB4340-1984：《金属维氏硬度实验方法》
六.韧性( toughness ): 6.1冲击韧性( notch toughness ): 冲击韧度
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力
材料的韧 性可以用应力 应变曲线以下 到横坐标之间 的面积来表示， 如图所示。图 中可以看出， 虽然金属铜的 强度低于氧化 铝陶瓷，但其 韧性要好得多。
Hale Waihona Puke (2)屈服强度( yield strength): 屈服点 S
Fs σs =
A0
试样屈服时的载荷( N )
( M pa ) 试样原始横截面积( mm2)
(a)拉伸强度 （b)压缩强度 （c)弯曲 强度 （d)剪切强度 （e)扭转强度
(3)条件屈服强度( 塑性变形量为0.2%)
F0.2 试样产生0.2%残余塑性变
伸
拉伸试样
试
验
拉伸试验机
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
样距原)拉表始伸示截过，面程则积如这）下时表图的示所曲，示线横。与坐若试标将样以纵的应坐尺变标寸ε以无(应关ε 力，=(ζ称Δ (为Lζ/应=L力0,P/-LA应00为,变试A曲0 样线为标或试 ζ -ε 曲线。
（动画）拉伸过程示意图
四.拉伸图(GB6397-1986)
弹性模量E(MPa)
抗拉强度 σb (MPa)
伸长率 δ (%)
断面收缩率ψ(%)