机械制造基础第1章金属材料的力学性能
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，
第一章 金属材料的力学性能 机械制造基础课件
南山学院
§1-1 强度与塑性
二、塑性指标
塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是 断后伸长率和断面收缩率。
1、断后伸长率 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
δ=(L1-L)/L x 100%
L:标距（本实验L=100） L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 2、断面收缩率 指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
南山学院
原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F （49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。
2、维氏硬度值 用压痕对角线长度表示。如：640HV。
3、优缺点
（1）测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬）（2）可测成 品与薄件（3）试样表面要求高，费工。
4、测量范围
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测的硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.
南山学院
§1-2 硬度
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面， 经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一 种压痕硬度试验。
Ψ=(A0-A1)/A0 x 100%
A0:试件原横截面积。 A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
南山学院
第一章 金属的力学性能
引言：第二节 硬度来自1、定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。 它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法 有关。
第一章金属材料的力学性能 机械制造基础P123
第1章工程材料各类机电产品，大多是由种类繁多、性能各异的工程材料通过加工制成的零件构成的。
工程材料分金属材料和非金属材料，其中金属材料是工程中应用最广泛的。
本章主要介绍金属材料的力学性能、组织、热处理工艺等基本知识，以及常用金属材料和非金属材料的应用知识。
1．1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在使用过程中应具备的性能，它包括力学性能（强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等）、物理性能（密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性等）和化学性能（耐蚀性、抗氧化性等）。
工艺性能是金属材料从冶炼到成品的生产过程中，适应各种加工工艺（如：冶炼、铸造、冷热压力加工、焊接、切削加工、热处理等）应具备的性能。
金属材料的力学性能是指金属材料在载荷作用时所表现的性能。
这些性能是机械设计、材料选择、工艺评定及材料检验的主要依据。
1．1．1 强度金属材料的强度、塑性一般可以通过金属拉伸试验来测定。
1．拉伸试样拉伸试样的形状通常有圆柱形和板状两类。
图1.1.1（a）所示为圆柱形拉伸试样。
在圆柱形拉伸试样中d0为试样直径，ℓ0为试样的标距长度，根据标距长度和直径之间的关系，试样可分为长试样（ℓ0=10d0）和短试样（ℓ0=5d0）。
2．拉伸曲线试验时,将试样两端夹装在试验机的上下夹头上,随后缓慢地增加载荷,随着载荷的增加,试样逐步变形而伸长,直到被拉断为止。
在试验过程中，试验机自动记录了每一瞬间负荷F和变形量Δℓ，并给出了它们之间的关系曲线，故称为拉伸曲线（或拉伸图）。
拉伸曲线反映了材料在拉伸过程中的弹性变形、塑性变形和直到拉断时的力学特性。
图1.1.1(b)为低碳钢的拉伸曲线。
由图可见，低碳钢试样在拉伸过程中，可分为弹性变形、塑性变形和断裂三个阶段。
图1.1.1拉伸试样与拉伸曲线a)拉伸试样 b) 拉伸曲线当载荷不超过F p时，拉伸曲线OP为一直线，即试样的伸长量与载荷成正比地增加，如果卸除载荷，试样立即恢复到原来的尺寸，即试样处于弹性变形阶段。
机械制造基础课件第一章
(金属材料中：银、铜、金、铝、铍、镁、 钼、钴、锌、镍、镉、铁、锡导电性依次减 弱)。 2.设计散热器、热交换器时考虑其材料的散热 性； 3.设计化工、医疗器械时考虑材料的耐蚀性； 4.设计机械零件时考虑材料的受力情况， 因此，选择材料时要考虑材料的力学性能。
根据载荷的作用 于零件上（子弹、火箭、大炮的发射， 性质载荷分为：汽车、飞机的碰撞）
C.交变载荷：大小和方向至少有一个随时间 周期性的变化。 （匀速运转的轴承、齿轮的啮合）
第一章 金属材料的性能及热处理
第一章 金属材料的性能及热处理
鸟巢设计者:the designer “鸟巢”是国内在建筑结构上首次使用
机械制造基础
甘肃省水利水电学校
教学重难点 2.了解常用的硬 度指标
教学目的 3.了解常用的硬 度指标
1.了解金属材 料的力学性能 及工艺性能的 概念
2.理解力-伸长曲 线示意图
1.了解常用的硬度 指标
授课方法： 讲授法 授课时数： 2课时 教学内容及 过程：
第一章 金属材料的性能及热处理
第一章 金属材料的性能及热处理
A:断后伸长率（%） L0：试样的原始标距（mm） LU:试样拉断后的标距（mm） 断后伸长量的示意图：
第一章 金属材料的性能及热处理
2.断面收缩率（Z）: 指试样拉断处横截面积的收缩量与原始横截面积 的百分比，用符号Z表示，其计算公式为：
Z S 0 SU X100%
Z:断面收缩率（S%0） S0：试样的原始横截面积（mm2） SU:试样拉断后的断口处的最小横截面积（mm） 注意：断面收缩率不受试样尺寸的影响，能比较 确切地反应金属材料的塑形。A、Z值越大，表示 金属材料的塑性越好。塑性好的金属易通过塑性 变形加工成形状复杂的零件。
学习指导书(1)
5、塑性是指材料在外力作用下能够产生永久变形而不破坏的能力。常用的塑性指标有断后伸长率和断面收缩率。
（1）断后伸长率A（旧国家标准用δ表示）
辅
导
内
容
断后伸长率是指断后试样标距与原始标距之比的百分率
（2）断面收缩率Z（旧国家标准用ψ表示）
（2）洛氏硬度
（3）维氏硬度和显微硬度
7、冲击韧度
8、疲劳强度交变应力作用下工作的零件它们断裂时的应力远远低于该材料的屈服强度，这种现象叫疲劳断裂。
1.2铁碳合金
晶体的基本概念、晶体结构、缺陷、结晶、相、相图分析
1.3钢的热处理
钢的退火、钢的正火、淬火、回火
作
业
P861、3、4、6、11、14、15、16
拉伸试样的形状通常有圆柱形和板状两类。试样可分为长试样（L。＝10d")和短试样(Lo＝5 do）
2.拉伸曲线了解曲线的意义
3.弹性和刚性刚性—材料的重要力学性能指标之一，它表征材料对弹性变形的抗力。其值愈大，材料产生一定量的弹性变形所需要的应力愈大，表明材料不容易产生弹性变形，即材料的刚度大。
4.强度强度是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。常用的材料强度指标有屈服强度和抗拉强度等。（1）屈服强度
断面收缩率是指断后试样横截面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分率
6、硬度试验方法很多，一般可分三类：压人法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度）、划痕法（如莫氏硬度）和回跳法（如肖氏硬度等）。目前机械制造生产上应用最广泛的硬度是布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
（1）布氏硬度布氏硬度值的表示方法为：硬度值十HBW +球直径＋试验力＋与规定时间。
第1章-金属材料的力学性能
零件抵抗变形和断裂能力的大小，是用零件所用材料的力学性 能指标来反映的。显然，掌握材料的力学性能不仅是设计零件、 选用材料时的重要依据，而且也是按验收技术标准来鉴定材料的 依据，以及对产品的工艺进行质量控制的重要参数。
常用的力学性能有：强度、塑性、刚度、弹性、硬度、冲击韧 度、断裂韧度和疲劳等。
第一章 金属材料的力学性能
金属材料的力学性能：是指金属在不同环境因素(温度、介质)下， 承受外加载荷作用时所表现的行为。这种行为通常表现为金属的 变形和断裂。因此，金属材料的力学性能可以理解为金属抵抗外 加载荷引起的变形和断裂的能力。
在机械制造业中，大多数机械零件或构件在不同的载荷与环境 下工作。如果金属材料不具备足够的抵抗变形和断裂的能力就会 使机件失去预定的效能而损坏，即产生“失效现象”。
2)有色金属N0 取108 、不锈钢及腐蚀介质作用下N0为 106 而不断裂的最大应力，为该材料的疲劳极限。
二、疲劳曲线与疲劳极限
疲劳曲线：交变应力与疲劳寿命（循环周次N）的关系曲 线称为疲劳曲线。
1－一般钢铁材料 2－有色金属、高强度钢等
疲劳极限：材料在无限多次交变载荷作用下，而不发生疲 劳断裂的最大应力。
实际测定时，材料不可能作无数次交变载荷试验，试验时 规定：
1)钢铁材料（曲线1）取循环周次N0为107时能承受的最 大循环应力为疲劳极限。
第一节 强度、刚度、弹性及塑性
一、力．伸长曲线与应力．应变曲线 （一）力－伸长曲线
曲线分三个阶段：1.弹性变形阶段：op、pe段 2.塑性变形阶段：es、sb段 3.断裂阶段：bk段
（二）应力－应变曲线
二、刚度和弹性
（一）弹性模量 弹性模量E是指金属材料在弹性状态下的应力
机械制造基础复习题
机械制造基础复习题机械制造基础复习主要内容第⼀篇⾦属材料知识第⼀章⾦属材料的主要性能1.⼒学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表⽰⽅法？⼒学性能（F）——材料在外⼒作⽤下所表现出的特性。
强度（σ）------材料在外⼒作⽤下，抵抗塑性变形和断裂的能⼒。
塑形------材料在外⼒作⽤下，产⽣永久变形⽽不引起破坏的能⼒硬度（布⽒硬度HB&洛⽒硬度H R）------是材料抵抗更硬的物体压⼊其内的能⼒。
2.布⽒和洛⽒硬度法各有什么优缺点？下列情况应采⽤哪种硬度法来检查其硬度？布⽒硬度(H R)优点：测试值稳定,准确度⾼。
缺点：测量费时，压痕⼤，不适合成品检验。
洛⽒硬度（HRC）优点：测试简单、迅速，压痕⼩、不损伤零件，可⽤于成品检验。
缺点：测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。
库存钢材---布⽒硬度硬质合⾦⼑头----洛⽒硬度锻件---布⽒硬度台虎钳钳⼝---洛⽒硬度3.下列符号所表⽰的⼒学性能指标的名称和含义是什么？σb：抗拉强度：抗拉强度是材料在拉断前承受最⼤载荷时的应⼒。
σs：屈服点：屈服点是拉伸试样产⽣屈服时的应⼒。
δ：伸长率：试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分⽐称为伸长率。
HRC ：140kgf主载荷120°的⾦刚⽯圆锥体的压头测得的硬度。
HBS ：硬度的⼀种指标。
第⼆章铁碳合⾦1.⾦属的结晶过程，⾦属的晶粒粗细对其⼒学性能有什么影响？如何细化铸态晶粒？形核，长⼤。
⾦属是由许多⼤⼩、形状、晶格排列⽅向均不相同的晶粒所组成的多晶体。
⼀般⾦属的晶粒越细⼩，其⼒学性能越好。
细化的⽅法：变质处理；增⼤过冷度；机械的振动和搅拌；热处理；压⼒加⼯再结晶。
2.什么是同素异晶转变？室温和1100℃时的纯铁晶格有什么不同？在固态下，随着温度的变化，⾦属的晶体结构从⼀种晶格类型转变为另⼀种晶格类型的过程。
室温体⼼⽴⽅晶格；1100℃是⾯⼼⽴⽅晶格。
3.⾦属的晶体结构类型? 铁碳合⾦的基本组织A、F、M、P体⼼⽴⽅和⾯⼼⽴⽅。
机械制造基础复习题
机械制造基础复习第一篇 金属材料的基本知识第一章 金属材料的主要性能1. 力学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表示方法？力学性能: 材料在受到外力作用下所表现出来的性能。
如：强度、 塑性、 硬度 等。
（1）强度：材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
○1屈服点σs (或屈服强度) : 试样产生屈服时的应力，单位MPa ；屈服点计算公式 0A F ss =σF s ——试样屈服时所承受的最大载荷，单位N ；A 0——试样原始截面积，单位mm 2。
○2抗拉强度σb ：试样在拉断前所能承受的最大应力。
抗拉强度计算公式0A F bb =σF b ——试样拉断前所承受的最大载荷(N)A 0——试样原始截面积( mm 2)（2）塑性：材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。
○1伸长率δ : 试样拉断后标距的伸长量ΔL 与原始标距L 0的百分比。
%10001⨯-=L L L δL 0——试样原始标距长度，mm ；L 1——试样拉断后的标距长度，mm 。
○2断面收缩率ψ : 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积A 0的百分比。
%100010⨯-=A A A ψA 0——试样的原始横截面积，mm 2；A 1——试样拉断后，断口处横截面积，mm 2。
说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。
（3）硬度：材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。
HBS 布氏硬度HB HBW常用测量硬度的方法 HRA洛氏硬度HR HRBHRC符号HBS 表示钢球压头测出的硬度值，如:120HBS 。
HBW 表示硬质合金球压头测出的硬度值。
HBS(W)＝压入载荷F （Ｎ）／压痕表面积（mm 2）布氏硬度的特点及应用：硬度压痕面积较大，硬度值比较稳定。
压痕较大，不适于成品检验。
通常用于测定灰铸铁、非铁合金及较软的钢材。
洛氏硬度的特点及应用：测试简便、且压痕小，几乎不损伤工件表面，用于成品检验。
所测硬度值的重复性差。
机械制造基础形成性考核册答案
2.位置公差可分为（定向）、（定位）和（跳动）三类。 3.形位公差带的位置有（固定）和（浮动）两种。 4.跳动公差分为（圆跳动）公差和（全跳动）公差两种。 5.轮廓度无基准要求时为（形状）公差，有基准要求时为（位置）公差。 二、判断题 1.公差值可以是正的或是负的。 （X） 2.为了实现互换性，零件的公差规定得越小越好。 （X） 3.公差通常为正，在个别情况下也可以为负。 （X） 4.图纸上没有标注公差的尺寸就是自由尺寸，没有公差要求。 （X） 5.圆柱度公差是控制圆柱形零件横截面和轴向截面内形状误差的综合性指标。 （√） 6.采用包容要求时，若零件加工后的实际尺寸在最大、最小尺寸之间，同时形状误差小于等 于尺寸公差，则该零件一定合格。 （√） 三、简答题 1.简述形位公差的检测原则。 书上 P109 页
机械制造基础形成性考核册答案 第一章 一、填空题 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。 2.材料的性能一般分为（使用性能）和（工艺性能）。 3.材料的使用性能包括（力学性能）、（物理性能）和（化学性能）。 4.材料的工艺性能包括（铸造性）、（锻造性）、（焊接性）、（切削加工性）和热处理性等。 5.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。 6.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。 7.金属塑性的指标主要有（伸长率）和（断面收缩率）两种。 8.金属抵抗冲击载荷的作用而不被破坏的能力称为（冲击韧性），其数值（愈大），材料的韧 性愈好。其数值的大小与试验的温度、试样的形状、表面粗糙度和（内部组织）等因素的影 响有关。 9.在铁碳合金中，莱氏体是由（珠光体）和（渗碳体）所构成的机械混合物。 10.疲劳强度是表示材料经无数次（交变载荷）作用而不引起（断裂）的最大应力值。 11.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（塑性变形）和（断裂）三个阶段。 12.表征金属材料抵抗冲击载荷能力的性能指标是（冲击韧性）。 13.表征金属材料抵抗交变载荷能力的性能指标是（疲劳强度）。 14.铁碳合金的基本组织有（铁素体），（奥氏体），（渗碳体），（珠光体），（莱氏体）五种 二、判断题 1.冲击韧性值随温度的降低而增加。（X） 2.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。（√） 3.硬度是指金属材料抵抗其他物体压入其表面的能力。（X） 4.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。 （√） 5.冲击韧性值随温度的降低而减小。（√） 6.强度越高，塑性变形抗力越大，硬度值也越高。 （√） 7.屈服强度是表示金属材料抵抗微量弹性变形的能力。 （X） 8.冲击韧性值愈大，材料的韧性愈好。 （√） 9.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。 （√） 10.通常材料的力学性能是选材的主要指标。 （√） 11.一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。 （√） 12.测量布氏硬度时，压头为淬火钢球，用符号 HBW 表示。（X） 13.测量布氏硬度时，压头为淬火钢球，用符号 HBS 表示。（√） 14.测量布氏硬度时，压头为硬质合金球，用符号 HBW 表示。 （√） 15.测量洛氏硬度时，压头为 120°金刚石圆锥体，用符号 HRC 表示。 （X） 16.疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。（X） 17.受冲击载荷作用的工件，考虑力学性能的指标主要是疲劳强度。 （X） 18.冲击韧性是指金属材料在静载荷作用下抵抗破坏的能力。（X） 第二章 一、填空题 1.钢的热处理工艺由（加热）、（保温）和（冷却）三个阶段组成，一般来说，它不改变热处 理工件的（形状），而改变其（内部组织）。 2.钢的化学热处理常用的工艺方法有（渗碳）、（氮化）和（碳氮共渗）三种。 3.钢的渗碳方法可以分为（固体渗碳）、（液体渗碳）、（气体渗碳）三种。
机械制造基础重点笔记(自动保存的)
机械制造基础重点笔记(自动保存的)第一章金属材料的力学性能常见的变形方式有：拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切。
力学性能的主要指标有：强度、塑性、硬度、冲击韧度等。
强度—金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力一般情况下多以抗拉强度作为判别金属材料强度高低的指标。
单位截面积上的内力，称为应力，用符号σ表示抗拉强度——试样断裂前能够承受的最大应力，称为抗拉强度，用σb表示金属发生塑性变形但不破坏的能力称为塑性。
在拉伸时它们分别为伸长率和断面收缩率。
普通铸铁的塑性差，因而不能进行压力加工，只能进行铸造。
硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是指金属抵抗局部弹性变形、塑性变形、压痕或划痕的能力。
常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三种金属材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度有许多零件(如齿轮、弹簧等)是在交变应力(指大小和方向随时间作用期性变化)下工作的，零件在这种交变载荷作用下经过长时间工作也会发生破坏，通常这种破坏现象叫做金属的疲劳断裂。
资料在无数次交变载荷感化下而不破损的最大应力值称为疲劳强度第二章金属与合金的晶体结构固态物质按原子（或分子）的聚集不同分为两类晶体——原子具有规则排列的物质；非晶体——原子不具有规则布列的物质。
晶体的三个特征：规则的外形固定的熔点具有各向异性晶格：把原子看成一个点，用假想的线条把原子连接起来构成的空间格子。
晶胞：能反映晶格特征的最小几何单元体。
最常见的金属晶格有三种类型：体心立方晶格面心立方晶格密排六方晶格合金：由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合在一起，形成具有金属特性的物质。
组元：构成合金的自力的、最基本的单位所谓组织：是指用肉眼或借助显微镜观察到的具有某种形态特征的合金组成物。
固态合金的相结构可分为固溶体和金属化合物两基本类型。
晶体缺陷——晶体内部由于结晶条件或加工等方面的影响，使原子布列规则遭到破损，表现出原子布列的不完整性。
按照缺陷的几何特征，可分为：1、空位和间隙原子（点缺陷）2．位错（线缺陷）3．晶界和亚晶界（面缺陷）第三章金属与合金的结晶金属与合金从液态到固态的转变过程，是原子由不规则排列的液体状态逐步过渡到原子作规则排列的晶体状态的过程，这一过程称为结晶。
工程材料与机械制造基础知识
工程材料与机械制造基础知识第一章金属材料的力学性能1、在测定强度上σs与σ0.2有什么不一致？答：σs用于测定有明显屈服现象的材料，σ0.2用于测定无明显屈服现象的材料。
2、什么是应力？什么是应变？它们的符号与单位各是什么？答：试样单位截面上的拉力称之应力，用符号σ表示，单位是MPa。
试样单位长度上的伸长量称之应变，用符号ε表示，应变没有单位。
3、画出低碳钢拉伸曲线图，并指出缩颈现象发生在拉伸图上哪一点？断裂发生在哪一点？若没有出现缩颈现象，是否表示试样没有发生塑性变形？答：若没有出现缩颈现象，试样并不是没有发生塑形性变，而是没有产生明显的塑性变形。
4、将钟表发条拉直是弹性变形还是塑性变形？如何推断它的变形性质？答：将钟表发条拉直是弹性变形，由于当时钟停止时，钟表发条恢复了原状，故属弹性变形。
5、在机械设计时使用哪两种强度指标？为什么？答：（1）屈服强度。
由于大多数机械零件产生塑性变形时即告失效。
（2）抗拉强度。
由于它的数据易准确测定，也容易在手册中查到，用于通常对塑性变形要求不严格的零件。
6、设计刚度好的零件，应根据何种指标选择材料？使用何种材料为宜？材料的E值愈大，其塑性愈差，这种说法是否正确？为什么？答：应根据弹性模量选择材料。
要求刚度好的零件，应选用弹性模量大的金属材料。
金属材料弹性模量的大小，要紧取决于原子间结合力（键力）的强弱，与其内部组织关系不大，而材料的塑性是指其承受永久变形而不被破坏的能力，与其内部组织有密切关系。
两者无直接关系。
故题中说法不对。
7、常用的硬度测定方法有几种？其应用范围如何？这些方法测出的硬度值能否进行比较？答：工业上常用的硬度测定方法有：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法。
其应用范围：布氏硬度法应用于硬度值HB小于450的毛坯材料。
洛氏硬度法应用于通常淬火件、调质件。
维氏硬度法应用于薄板、淬硬表层。
使用不一致方法测定出的硬度值不能直接比较，但能够通过经验公式换算成同一硬度后，再进行比较。
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（中文）“机械制造基础”
机械零件常规制造工艺流程：
机械工程材料基础 热加工工艺基础 机械加工工艺基础
第一章 金属材料的 力学性能
2012年1月
第一章 金属材料的力学性能
材料是人类文明、社会进步的物质基础。
第一章 金属材料的力学性能
金属材料 非金属材料
例如：弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。
第一章 金属材料的力学性能
通常把这种外力叫做载荷。
第一章 金属材料的力学性能
载荷（外力）形式： 拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等
五种基本形式。
第一章 金属材料的力学性能
载荷作用的情形有： 静载荷、冲击载荷、交变载荷等。
Tensile test
拉伸试验
Figure 2-12 Typical universal testing machine
而不致断裂的极限应力值。
b
Fb AO
（MPa）
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
抗拉强度σb
脆性材料：σb=σs 灰口铸铁
force-deflection curve（拉伸力-伸长量曲线）
纵坐标：tensile load, Ft (拉伸载荷)
横坐标： extension，δ
（伸长量）
Elestical range （弹性变形范围）
Plastical range: （塑性变形范围）
Engineering stress-strain curve
（工程）应力-应变 曲线
横坐标：
Tensile strain: （拉伸）应变
εt =δ/Lo
纵坐标: Tensile stress: (拉伸应力)бt
бt=F/Ao
Engineering stress-strain curve
(十字滑块拉住试样向上垂直移动 );
extension gage (伸长量测量计)； Force transducer (力传感器)
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
强度指金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力。
抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗扭τt。
标准拉伸试样:L0=5d0或L0=10d0
第一章 金属材料的力学性能
金属与合金统称金属材料。
第一章 金属材料的力学性能
金属材料的性能包含 使用性能和工艺性能。
第一章 金属材料的力学性能
在设计机械零件时， 首先熟悉材料的使用性能和工艺性能 是十分必要的。
第一章 金属材料的力学性能
使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现 出来的性能。
或者说，使用性能是指机械零件在正常 工作情况下，材料应具备的性能。
无机非金属材料 高分子材料（聚合物）
第一章 金属材料的力学性能
金属元素：铁、铝、铜、镍、铬、钨等。 已发现的大多数元素是金属元素。
第一章 金属材料的力学性能
合金： 由两种或两种以上的金属元素，或者金属元素与非金
属元素所组成的具有金属性质的物质。
例如
钢：
是由铁和碳组成的合金。
普通黄铜：是由铜和锌组成的合金。
Load / KN
2.0
Fb
1.5
Fe Fs
Fp
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
退火低碳钢拉伸曲线 Distance/ mm
弹性变形 屈服阶段 缩颈阶段 试样断裂
2.0
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
单位: MPa
令: F （单位 Mpa）
AO
L
LO
静载单向静拉伸应力――应变曲线
如：力学(机械)性能、物理性能、化学性能。
第一章 金属材料的力学性能
工艺性能：是指制造过程中材料适应加工的性能。 或者说，机械零件在冷、热加工制造过程中，材料应 具备的性能。
如：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能、热处理工艺性。
第一章 金属材料的力学性能
机械性能（力学性能）—
是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。
工业上使用的某些金属材料，如 高碳钢、铸铁等，在拉伸试验中不出 现明显的屈服现象。国标规定以试样 塑性变形量为试样标距长度的0.2%时, 材料承受的应力称为：
“条件屈服强度”,并以符号σ0.2表示。
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
抗拉强度σb （强度极限）
金属材料在断裂前所能承度、塑性
根据拉伸实验确定的强度指标 :
弹性极限σe
材料在载荷作用下产生弹性变形时所
能承受的最大应力（两段）。
载荷不超过Fp时：材料拉伸时应力―应变保持线性关系
符合虎克定理： E
E称为弹性模量 ,是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,通常又 称为刚度，单位 MPa 。
机械制造基础
上海第二工业大学 机电工程学院
2012年2月
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推荐：
工具书：“英汉科学技术词典”， 清华大学编写，国防工业出版社。
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
屈服强度σs
金属材料开始产生屈服现象时的最低应力， 即金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。
S
FS AO
（MPa）
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
屈服强度σs
金属材料开始产生屈服现象时的最低应力， 即金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。
S
FS AO
（MPa）
图2-12 典型的万能拉伸机
Tensile sample (拉伸试样)
Cylingdrical rod ,or flat plate
(圆柱形试样，或 板状试样)；
Tow fiducial marks (gage marks) (两点标记)
tensile tester
拉伸试验机
cross-head moves vertically pulling the test specimen
比例极限
p
Fp Ao
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
根据拉伸实验确定的强度指标 :
弹性极限σe
材料在载荷作用下产生弹性变形时所
能承受的最大应力（两段）。
载荷在Fp-Fe间：伸长量与载荷已不再成正比关系，但若 卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性 变形阶段。
弹性极限
e
Fe Ao
图2-11 弹性变形条件下，弹性模量的作用。 所有构件具有相等的长度和横截面积。