金属材料的韧性.
金属材料的韧性
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
二、疲劳强度 循环应力：应力的大小和方向随时间作周期性的变化。
零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的σb，甚 至小于σS强度的情况下发生断裂的现象称为金属的疲劳，
金属疲劳的判据是疲劳强度。
7
韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。
1．摆锤式一次冲击试验 脆转变温度越低，材料的低温冲击性能越好。
1．摆锤式一次冲击试验
冲击吸收功:试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功(Ak)。
冲击吸功(Ak)。
第三节 韧性与疲劳强度
机械零件一般是在受多次小能量重复冲击后才破坏的。
第三节 韧性与疲劳强度 40Cr钢冲击吸收功测定试验
冲击吸收功:试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功(Ak)。 第三节 韧性与疲劳强度
韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可用来衡量金属材料抵抗冲击载荷能力。
一、韧性 韧性的判据通过冲击试验来测定。
一、韧性 1．摆锤式一次冲击试验
冲击吸收功 Ak 与温度有 关。由左图可知，Ak 随温度降
低而减少，在某一温度区域，
Ak急剧变化，此温度区域称为
韧脆转变温度。脆转变温度越 低，材料的低温冲击性能越好。
5
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
一、韧性 2．小能量多次冲击试验简介 金属材料抵抗小能量多次冲击的能力叫做多冲抗力。 机械零件一般是在受多次小能量重复冲击后才破坏的。 多冲抗力可用一定冲击能量下冲断周次N表示。 试验证明，材料的多冲抗力取决于材料强度与韧性的综 合力学性能，冲击能量高时，主要取决于材料的韧性；冲击 能量低时,主要取决于强度。
韧性材料有哪些
韧性材料有哪些
韧性材料是指在外力作用下能够产生一定程度的形变而不破裂的材料。
它们具
有很强的抗拉伸、抗弯曲和抗冲击能力，常用于制造工程结构和防护装备。
韧性材料的种类繁多，下面将就几种常见的韧性材料进行介绍。
首先，金属材料是一类常见的韧性材料。
金属具有良好的延展性和韧性，能够
在外力作用下发生塑性变形而不破裂。
常见的金属韧性材料包括钢铁、铝合金、铜合金等。
它们被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑结构等领域。
其次，高分子材料也是一类重要的韧性材料。
高分子材料具有较高的弹性模量
和强度，同时具有良好的韧性和耐磨性。
常见的高分子韧性材料包括聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺等。
它们被广泛应用于塑料制品、橡胶制品、纤维材料等领域。
另外，复合材料也是一种重要的韧性材料。
复合材料由两种或两种以上的材料
组成，具有各种材料的优点，同时克服各种材料的缺点。
常见的复合材料包括碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料、陶瓷基复合材料等。
它们被广泛应用于航空航天、船舶制造、体育器材等领域。
最后，纳米材料也是一种具有优异韧性的新型材料。
纳米材料具有较高的比表
面积和较小的晶粒尺寸，具有优异的强度和韧性。
常见的纳米材料包括碳纳米管、石墨烯、纳米陶瓷等。
它们被广泛应用于电子器件、传感器、生物医学领域等。
总的来说，韧性材料在现代工程技术和科学研究中具有重要的应用价值。
随着
材料科学的不断发展，人们对韧性材料的研究也在不断深入，相信未来会有更多新型的韧性材料问世，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
金属力学性能之韧性指标
韧性：金属在断裂前吸收变形能量的能力称为韧性指标。
①冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下，抵抗破坏的能力或者说断裂时吸收冲击功的能量大小，它表示材料对冲击负荷的抗力。
目前均采用冲击吸收功AKV表示，单位J试样：U型缺口—时效冲击时用V型缺口 AKV表示，V型缺口在锅炉压力容器的检验中应用较多。
时效冲击将试件拉伸残余变形10%（低碳钢），5%（低合金钢）后加热250° 10℃保温一小时后再作冲击，试验采用U型缺口，得出a kus时效冲击值。
（1）脆性转变温度：T k我们把使材料的冲击韧性显著降低的温度叫做脆性转变温度。
因为冲击韧性与试验温度有关，材料在低温下会出现由塑料状态转变为脆性状态，冷脆性转变温度的高低是金属材料质量指标之一。
冷脆转变温度越低的材料其材料的低温冲击性能越好，北方寒冷地区必须具有更低的冷脆转变温度才能保证安全，所以在-20℃以下的地区所有焊件都要求低温冲击韧性。
冷脆温度的测定目前可使用三种方法：①能量准则法②断口形貌准则法③落锤试验法所测试样发生脆性断裂的最高温度称为无塑性转变温度NDT。
钢材的最低允许工作温度应高于无塑性转变温度。
（注意与NDT无损探伤试验相区别）试样在冲击断裂过程中是一个裂纹发生和发展的过程，如果塑变能够发生在断裂的前面，阻止裂纹的扩展而裂纹的继续发展就需要消耗更多的能量。
因此冲击韧性的高低取决于材料有无迅速塑性变形的能力。
a k值对材料内部组织及缺陷较其他方法更为敏感，能够灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的变化。
此外冲击实验迅速、方便，所以是质量检验的有效方法。
例如：对白点、温度敏感（时效冲击）。
②断裂韧度由于在高强度材料中时常发生低应力脆性断裂。
实际上材料远非是均匀的、连续的各向同性的其组织中存在微裂纹、夹杂、气孔等缺陷可看作是裂纹，在外力作用下，在裂纹尖端附近便出现应力集中，根据断裂力学对裂纹尖端应力场的分析，应力场的强弱主要取决与一个力学参数——应力强度因子K I当拉应力逐渐增大或裂纹逐渐扩展时，K I也随之增大，当K I增大到某一临界值时，试样中的裂纹会突然失稳扩展，导致断裂。
金属材料韧性名词解释汇总
金属材料韧性名词解释汇总引言金属材料韧性是描述金属材料在受力条件下抵抗断裂的能力。
在工程领域中，韧性是一个重要的材料性能指标，它直接影响到材料的使用寿命和应用范围。
本文将对金属材料韧性相关的名词进行解释和汇总，以帮助读者更好地理解该领域的知识。
1. 韧性韧性指的是材料在受力下能够发生塑性变形而不断裂的能力。
韧性取决于材料的弯曲、拉伸和扭转等性能，在实际应用中，韧性主要通过材料的延伸、断面收缩等指标来表征。
2. 断裂韧性断裂韧性是指材料在断裂前能够承受的能量，通常用断裂韧性指数来表示，可以通过冲击试验等实验手段进行测量。
断裂韧性的高低直接关系到材料的抗断裂能力，需要综合考虑材料的强度和延展性等因素。
3. 冲击韧性冲击韧性是指材料在承受冲击载荷时的抵抗能力。
冲击韧性主要用于描述材料在低温和高速加载下的性能，决定材料的抗冲击能力和抗振动能力。
常用的测试方法有冲击弯曲试验和冲击拉伸试验等。
4. 韧性转变温度韧性转变温度是指材料从脆性向韧性转变的临界温度。
在一定温度范围内，材料的韧性取决于温度的变化。
低于韧性转变温度时，材料更加脆性，容易发生断裂；高于韧性转变温度时，材料的韧性较好，能够发生塑性变形。
5. 韧性断裂韧性断裂是指材料在受力条件下经历塑性变形后断裂。
与脆性断裂相比，韧性断裂具有相对较高的能量吸收能力，能够减轻出现断裂的可能性。
韧性断裂通常发生在材料的高应变和高应力区域，可以通过断口形貌的观察来判断。
6. 金属材料的韧性影响因素金属材料的韧性受到多种因素的影响，包括以下几个方面：•晶体结构：晶体结构的不同会影响金属材料的变形能力和断裂方式。
•温度：温度的升高会导致金属材料的韧性增加，因为高温下分子相对运动能力增强。
•缺陷和纯度：材料中存在的缺陷（如气泡、裂纹等）会降低其韧性，高纯度的金属材料通常具有较好的韧性。
•加工和热处理：适当的加工和热处理能够提高金属材料的韧性，如冷变形和退火处理等。
结论金属材料的韧性是一个重要的性能指标，影响着材料的使用寿命和适用领域。
金属材料的韧性及其测定
金属材料的韧性及其测定
刘波;于明;戴月红
【期刊名称】《南方金属》
【年(卷),期】2022()3
【摘要】韧性是金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。
承受冲击载荷的零件必须具有足够的韧性。
评定金属材料韧性最常用的方法是金属材料夏比摆锤冲击试验方法,即GB/T 229。
文章根据GB/T 229最新国家标准,对金属材料夏比摆锤冲击试验方法和原理、冲击试验的应用及韧性指标的规范表达等进行介绍。
【总页数】4页(P8-10)
【作者】刘波;于明;戴月红
【作者单位】镇江市高等专科学校
【正文语种】中文
【中图分类】TG113.254
【相关文献】
1.新的金属材料延性断裂韧性参数VGC及其测定
2.脆性金属材料的断裂韧性测定方法研究
3.超硬磨料冲击韧性的测定方法：兼谈CYCJ—91A型冲击韧性测定仪
4.金属材料中低加载速率下的动态韧脆转变及断裂韧性测量
5.非耦合韧性断裂准则及其在航空金属材料中的应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
韧性材料有哪些
韧性材料有哪些
首先，金属材料是常见的韧性材料之一。
金属材料具有良好的延展性和韧性，
能够在外部力作用下发生塑性变形而不会立即断裂。
例如，钢材作为一种常见的金属材料，具有较高的韧性和强度，被广泛应用于建筑结构、桥梁、汽车制造等领域。
其次，高分子材料也是重要的韧性材料。
高分子材料具有较高的延展性和韧性，能够在外部力作用下发生大变形而不会立即破裂。
例如，聚乙烯、聚丙烯等塑料材料具有良好的韧性和韧度，被广泛应用于包装材料、建筑材料等领域。
另外，复合材料也是一种重要的韧性材料。
复合材料由两种或两种以上的材料
组合而成，具有各种材料的优点，具有较高的韧性和强度。
例如，碳纤维复合材料具有较高的强度和韧性，被广泛应用于航空航天、汽车制造等高端领域。
此外，陶瓷材料也可以具有一定的韧性。
传统的陶瓷材料易于破裂，但通过改
进材料结构和制备工艺，可以获得具有较高韧性的陶瓷材料。
例如，氧化铝陶瓷具有较高的韧性和抗磨损性能，被广泛应用于机械零部件、电子元器件等领域。
综上所述，韧性材料包括金属材料、高分子材料、复合材料和改进后的陶瓷材
料等。
这些材料在工程领域具有重要的应用价值，能够满足不同领域对材料性能的要求，推动工程技术的发展和进步。
希望本文能够对韧性材料有所了解，为工程材料的选择和设计提供一定的参考。
8金属材料的硬度、韧性及疲劳强度概述
金属材料的硬度、韧性及疲劳强度
☺布氏硬度试验时，当用淬火钢球作为
压头时，用HBS表示，适用于布氏硬 度低于450的材料；当用硬质合金球作 为压头时，用HBW表示，适用于硬度 值在450~650的材料。
金属材料的硬度、韧性及疲劳强度
☺ 布氏硬度的优点：
压痕面积较大，能较好反映材料的平 均硬度；数据较稳定，重复性好。缺点 是：测试麻烦，压痕较大，不适合测量 成品及薄件材料。目前，布氏硬度主要 用于铸铁、非铁金属（如滑动轴承合金 等）及经过退火、正火和调质处理的钢 材。
金属材料的硬度、韧性及疲劳强度
♥图1-11 疲劳断口示意图
1-疲劳源 2-扩展区 3-瞬时断裂
金属材料的硬度及韧性
♥疲劳强度
疲劳强度是指材料经受无限次循环应 力也不发生断裂的最大应力值，记作σD， 就是疲劳曲线中的平台位置对应的应力。 通常，材料的疲劳强度是在对称弯曲 条件下测定的，对称弯曲疲劳强度记作 σ-1。
金属材料的硬度、韧性及疲劳强度
♥硬度是衡量金属材料软硬的指标，是力学性能中最常用 的性能之一。 ♥硬度的测定方法有一般分为压入法、刻划法、回跳法三 类。压入法包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微 硬度等；刻划法包括莫氏硬度等；回跳法包括肖氏硬度 等。
♥生产中常用的是压入法，生产中应用广泛的硬度测试方 法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
硬度符号。例如，60HRC表示用C标尺 测得的洛氏硬度值为60。
金属材料的硬度、韧性及疲劳强度
♥洛氏硬度的特点及应用
洛氏硬度试验的优点：测量迅速简 便，压痕较小，可用于测量成品零件； 缺点是：压痕较小，测得的硬度值不够 准确，并且各硬度标尺之间没有联系， 不同标尺硬度值之间不能直接比较大小。 洛氏硬度C标尺应用最广泛。
金属冶炼中的金属材料的硬度与韧性
通过控制轧制过程中的变形量、轧制温度和轧制速度，可以细化金属的 晶粒尺寸，提高其韧性。
03
合金化
通过添加合金元素，可以改变金属的相变温度、塑性和断裂韧性，进而
影响其韧性。
金属冶炼过程中硬度与韧性的协同控制
协同控制原理
在金属冶炼过程中，同时调整硬 度与韧性相关的工艺参数和合金 元素含量，可以实现金属材料硬
加工工艺
适当的加工工艺可以改善金属材料的硬度和韧性。例如，通过细化晶 粒、消除内应力等方法可以提高金属材料的硬度和韧性。
04 金属冶炼中硬度与韧性的控制
金属冶炼过程中的硬度控制
硬度控制原理
金属材料的硬度取决于其内部微观结构，通过控制冶炼过程中的温度、压力和合金元素 含量等参数，可以调整金属的晶格结构和位错密度，进而改变其硬度。
01
开发更准确、更快速、更便捷的硬度测试方法，提高检测效率
和精度。
无损检测技术
02
研究无损检测技术，如超声波、X射线等，以非破坏性方式检测来自金属材料的硬度与韧性。
在线检测技术
03
开发在线检测技术，实现金属材料在生产过程中的实时检测，
提高生产效率和产品质量。
硬度与韧性理论研究的深入
材料微观结构研究
深入研究金属材料的微观结构与硬度与韧性的关系，揭示 其内在机制和规律。
度和韧性的协同优化。
工艺优化
根据具体的金属材料和用途，选择 合适的冶炼工艺参数和热处理工艺 ，以实现硬度和韧性的最佳配合。
合金设计
通过合理选择和搭配合金元素，可 以实现在提高硬度的同时保持良好 的韧性，或者在保持韧性的同时提 高硬度。
05
金属材料的硬度与韧性的未来 发展
新材料的研究与开发
金属材料的强度和韧性
金属材料的强度和韧性1.定义：强度是指金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。
（1）抗拉强度：金属材料在拉伸过程中所能承受的最大拉力。
（2）抗压强度：金属材料在压缩过程中所能承受的最大压力。
（3）抗弯强度：金属材料在弯曲过程中所能承受的最大力矩。
（4）抗剪强度：金属材料在剪切过程中所能承受的最大剪力。
3.影响因素：（1）材料的化学成分：合金元素的加入可以提高金属材料的强度。
（2）材料的微观结构：晶粒大小、晶界、位错等微观缺陷会影响金属材料的强度。
（3）温度：金属材料在高温下的强度会降低。
（4）应变速率：应变速率越快，金属材料的强度越高。
1.定义：韧性是指金属材料在断裂前吸收塑性变形能量的能力。
（1）冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下的韧性。
（2）断裂韧性：金属材料在拉伸载荷作用下的韧性。
3.影响因素：（1）材料的化学成分：合金元素的加入可以提高金属材料的韧性。
（2）材料的微观结构：晶粒大小、晶界、位错等微观缺陷会影响金属材料的韧性。
（3）温度：金属材料在低温下的韧性会降低。
（4）应力状态：三向应力状态下，金属材料的韧性优于单向应力状态。
三、强度和韧性的关系1.强度和韧性往往存在一定的矛盾：强度高的材料，韧性往往较低；韧性好的材料，强度往往较低。
2.衡量强度和韧性的指标：韧脆转变温度（DBTT），即材料由韧性断裂转变为脆性断裂的温度。
3.如何在保证强度的同时提高韧性：（1）合金化：通过加入适当的合金元素，提高金属材料的强度和韧性。
（2）热处理：通过改变材料的微观结构，提高金属材料的强度和韧性。
（3）微观缺陷控制：通过控制晶粒大小、晶界和位错等微观缺陷，提高金属材料的强度和韧性。
四、应用实例1.航空领域：高性能铝合金、钛合金等材料在航空器结构件中的应用，要求材料具有高强度和良好韧性。
2.汽车领域：钢铁、铝合金等材料在汽车零部件中的应用，要求材料具有适当的强度和韧性。
3.建筑领域：不锈钢、钢筋等材料在建筑结构中的应用，要求材料具有高强度和良好韧性。
常用金属材料的特性
常用金属材料的特性
1.强度高：金属材料通常具有较高的强度，能够经受外部荷载和变形
而不发生破坏。
这使得金属材料被广泛应用于工程结构中，如建筑、桥梁、飞机和汽车等。
2.韧性好：金属材料具有良好的韧性，能够在应力作用下发生塑性变
形而不发生破裂。
这种特性使得金属材料具有较高的吸能能力，能够吸收
冲击和振动，保护其他结构或设备免受损坏。
3.导电性好：金属材料是优良的导电体，电子在金属中能够自由移动。
这使得金属材料广泛应用于电子设备、电力输送和通信等领域。
4.导热性好：金属材料对热能的传导具有良好的特性，可以快速将热
能传递出去。
这使得金属材料可用作散热器和热交换器等设备，以提高能
量效率和保护其他组件。
5.可塑性好：金属材料能够经受外力作用发生塑性变形，可以通过压力、拉伸和弯曲等加工方法进行成型。
这使得金属材料成为制造工业常用
的选材。
6.耐腐蚀性好：许多金属材料具有良好的抗腐蚀性能，能够抵抗大气、水、酸、碱等化学介质和腐蚀性气体的侵蚀。
这使得金属材料在各种恶劣
环境下都有广泛的应用，如海洋、化工和食品加工等行业。
7.成本低：相对于其他材料，金属材料价格相对较低，且易于获取和
加工。
这使得金属材料成为经济实惠的选材，并得到广泛应用。
总而言之，常用金属材料具有高强度、良好的韧性、导电性、导热性和可塑性等优良特性，且耐腐蚀性好、成本低廉。
这些特性使得金属材料在各个领域都有广泛的应用，是现代工业发展不可或缺的重要材料。
金属材料的韧性及其测定
五.布置作业，巩固提高
• 练习1.( ) 是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。 • 练习2.材料的冲击吸收能量K越大，其韧性就（ ）。
六.情感升华
• 我们在初中物理上学习了能量转换，动量守恒等概 念，今天呢，我们利用这些知识设计了夏比摆锤实 验，通过这次实验，我们完成了对韧性的理解，这 就提醒我们要善于将所学知识综合利用起来，由简 单的单线思维向多线的综合的思维转换。
1.3 金属材料的韧性及其测定
一.导入新课，展示目标
• 前面几节我们学习了强度，硬度等力学性能，本节 课我们一起了解一下韧性的概念。
• 知识与技能 • 掌握金属材料力学性能指标韧性的含义 • 了解金属材料力学性能指标韧性的测定方法。 • 过程与方法 • 通过与学生探讨实验原理，了解韧性的概念
一.导入新课，展示目标
• 情感态度与价值观 • 本次实验涉及到动量，能量的转换，循循善诱，激
发学生学习兴趣，培养学生思考能力。
二.设疑激探，自主学习
• 疑问1.韧性的定义及其单位。 • 疑问2.夏比摆锤冲击试验的原理是什么？ • 疑问3：冲击试样开口的作用是什么？
三.合作讨论，师生探究
• 讨论1：夏比试验的原理是什么？ • 讨论2：冲击吸收能量KV或KU与力学性能验的实验原理：实验时，将带有缺口的试样安放在
试验机的机架上，使试样的缺口位于两固定支座中间，并
背向摆锤的冲击方向，将质量的摆锤升高到规定高度h1，
则摆锤具有势能KV1（V形缺口试样）或KU1（U形缺口试
样）。当摆锤落下将试样冲断后，摆锤继续向前升高到h2，
此时摆锤的剩余势能为KV2或KU2.摆锤冲断试样所失去的
金属行业金属材料强度与韧性的测试方法
金属行业金属材料强度与韧性的测试方法金属材料是制造业中不可或缺的重要材料之一。
而要评估金属材料的质量和性能，则需要进行强度和韧性的测试。
本文将介绍金属行业中常用的金属材料强度与韧性的测试方法。
一、强度测试方法1.1 压缩试验法压缩试验是一种常用的金属材料强度测试方法。
通过施加压力来测量材料在压缩载荷下的变形和破坏情况。
压缩试验可以确定材料的强度和应变特性。
1.2 拉伸试验法拉伸试验是另一种常见的金属材料强度测试方法。
通过施加拉力来测量材料在拉伸载荷下的应变和断裂情况。
拉伸试验可以确定材料的屈服强度、抗拉强度和伸长率等性能指标。
1.3 弯曲试验法弯曲试验也是金属材料强度测试的一种方法。
通过施加弯曲载荷来测量材料在弯曲状态下的应变和断裂情况。
弯曲试验可以评估材料的强度和韧性，适用于金属材料的设计和选择。
二、韧性测试方法2.1 冲击试验法冲击试验是评估金属材料韧性的重要方法之一。
冲击试验通常使用冲击机或差动式冲击试验机进行，通过使试样在冲击载荷下破裂，测量其吸收能量和断裂机理，进而评估材料的韧性。
2.2 缺口冲击试验法缺口冲击试验是对金属材料韧性评估的一种更具挑战性的方法。
通过在试样上制造不同形状和尺寸的缺口，并在冲击试验中测量材料的断裂韧性。
该方法对材料的抗缺口性能具有较高的要求，能够更准确地评估材料的韧性。
2.3 塑性断裂韧性测试法塑性断裂韧性测试法是用于评估金属材料韧性的一种方法。
通过应用加载模式和观察材料在加载过程中的塑性变形和破裂行为，评估其在低温和高应变速率下的韧性。
该方法可用于评估材料在工业事故中的断裂行为和应对能力。
三、测试流程金属材料强度与韧性的测试一般遵循以下流程：3.1 试样制备根据不同的测试方法和标准，选择合适的试样尺寸和形状，然后使用相应的加工设备对试样进行制备。
3.2 试验设备设置根据测试要求，将相应的试样放置在试验设备上，并进行必要的调校和校准。
3.3 施加载荷按照测试要求，在试样上施加相应的载荷，如压力、拉力或弯曲力等。
金属材料韧性
金属材料韧性金属材料的韧性是指金属在受力作用下能够抵抗破坏的能力，也是金属材料的重要性能之一。
韧性是指材料在拉伸、压缩、弯曲等受力作用下，能够吸收较大的能量而不发生破坏的能力。
金属材料的韧性对于材料的使用和加工具有着重要的影响，因此对金属材料的韧性进行研究和评定具有重要意义。
金属材料的韧性受到多种因素的影响，其中最主要的因素包括金属的结晶结构、晶粒大小、合金元素的添加、加工工艺等。
首先，金属的结晶结构对于金属材料的韧性具有重要影响。
通常情况下，细小的晶粒有利于提高金属材料的韧性，因为细小的晶粒能够有效地阻碍位错的移动，从而增加了金属材料的强度和韧性。
其次，合金元素的添加也是影响金属材料韧性的重要因素。
适量的合金元素能够改善金属材料的结晶结构，提高金属材料的强度和韧性。
此外，合理的加工工艺也能够对金属材料的韧性产生积极的影响，通过适当的热处理和冷处理工艺，可以有效地提高金属材料的韧性。
在工程实践中，金属材料的韧性是一个非常重要的性能指标。
在机械制造、航空航天、汽车制造等领域，对金属材料的韧性要求非常严格。
例如，在航空航天领域，飞机的结构部件需要具有较高的韧性，以保证在受到外部冲击或振动时能够保持结构的完整性。
在汽车制造领域，汽车车身材料需要具有较高的韧性，以保证在发生碰撞时能够有效地吸收冲击能量，保护车内乘客的安全。
为了提高金属材料的韧性，可以采取多种方法。
首先，可以通过合理的热处理工艺来改善金属材料的晶粒结构，提高金属材料的韧性。
其次，可以通过合金元素的添加来改善金属材料的组织结构，提高金属材料的韧性。
此外，还可以通过优化金属材料的加工工艺，如控制冷却速度、变形量等来提高金属材料的韧性。
总之，金属材料的韧性是一个重要的性能指标，对于金属材料的使用和加工具有着重要的影响。
通过合理的材料设计、合金元素的添加、热处理工艺的优化等方法，可以有效地提高金属材料的韧性，满足不同工程领域对金属材料韧性的要求。
金属材料的断裂和断裂韧性课件
4.4.3 裂纹扩展的能量释放率GI和断裂韧性GIc
➢分析原理：能量法
应变能释放率
扩展 临界
裂纹扩展需要吸 收的能量率
稳定
dU GI dA
裂纹临界条件：G准则
G Ic
dS dA
40
金属材料的断裂和断裂韧性课件
K与G的关系
G
Gc Ic
1K E
1 2
E
2 c
K
2 Ic
41
金属材料的断裂和断裂韧性课件
断裂力学和断裂韧性
➢ 为防止裂纹体的低应力脆断，不得不对其强度——断裂抗
力进行研究，从而形成了断裂力学这样一个新学科。
➢ 断裂力学的研究内容包括裂纹尖端的应力和应变分析；建
立新的断裂判据；断裂力学参量的计算与实验测定，其中 包括材料的力学性能新指标——断裂韧性及其测定，断裂 机制和提高材料断裂韧性的途径等。
随第二相体积分数的增加，钢的韧性都下降，硫化物比碳化物 的影响要明显得多。
➢ 2 基体的形变强化
基体的形变强化指数越大，则塑性变形后的强化越强烈，其结
* Kepn
果是各处均匀的变形。微孔长大后的聚合，将按正常模式进行， 韧性好；相反地，如果基体的形变强化指数小，则变形容易局
部化，较易出现快速剪切裂开。这种聚合模式韧性低。
断裂前无明显的塑性变形，吸收的能量很少，而裂纹的 扩展速度往往很快，几近音速，故脆性断裂前无明显的 征兆可寻，且断裂是突然发生的，因而往往引起严重的 后果 。
➢ 在工程应用中，一般把Ψk <5％定为脆性断裂， Ψk =5％定
为准脆性断裂， Ψ k >5％定为韧性断裂。
➢ 材料处于脆性状态还是韧状态并不是固定不变的，往往因
金属材料性能指标大全
金属材料性能指标大全1.强度：金属材料的强度是指其抵抗外力作用下变形或破坏的能力。
通常用屈服强度、抗拉强度、硬度等指标来衡量。
2.韧性：金属材料的韧性是指其抵抗断裂和破坏的能力。
韧性较好的金属材料在受力时能够发生塑性变形而不易断裂。
3.塑性：金属材料的塑性是指其在受力作用下能够发生可逆的塑性变形的能力。
塑性变形具有可塑性、持久性和无恢复性等特点。
4.硬度：金属材料的硬度是指其抵抗外力侵蚀或抵抗硬物压入的能力，通常通过维氏硬度、布氏硬度、洛氏硬度等指标来表示。
5.耐磨性：金属材料的耐磨性是指其在与其他物体接触时能够减少磨损的能力。
6.耐腐蚀性：金属材料的耐腐蚀性是指其在与腐蚀性介质接触时能够保持物理性能和化学性能不发生明显变化的能力。
7.导电性：金属材料的导电性指的是其传导电流的能力。
8.导热性：金属材料的导热性是指其传导热量的能力。
9.可加工性：金属材料的可加工性是指其在成型过程中能够满足要求的能力，如锻造、拉伸、轧制等。
10.焊接性：金属材料的焊接性是指其在焊接过程中能够实现良好的焊接接头。
11.可靠性：金属材料的可靠性是指其在长期使用过程中能够保持稳定的性能和寿命。
12.密度：金属材料的密度是指单位体积内所含质量的多少，是评估材料重量的重要指标。
13.熔点：金属材料的熔点是指其从固态转变为液态所需的温度，熔点高的金属在高温环境下具有较好的稳定性。
14.热膨胀系数：金属材料的热膨胀系数是指其单位温度变化时长度或体积的变化量。
15.磁性：金属材料的磁性可以分为磁导率、磁饱和、矫顽力等指标。
16.寿命：金属材料的寿命是指其在一定条件下能够保持正常工作的时间。
17.耐高温性：金属材料的耐高温性是指其在高温环境下能够保持稳定性能和结构完整性的能力。
18.疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指其在交替或交变载荷下，经过多次应力循环后产生疲劳破坏的特性。
19.特殊功能：金属材料中的一些合金可能具有特殊功能，如耐磁、防辐射、防腐蚀等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
6
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
二、疲劳强度 循环应力：应力的大小和方向随时间作周期性的变化。 零件在循环应力作用下，常在远小于该材料的σ b，甚 至小于σ S强度的情况下发生断裂的现象称为金属的疲劳， 金属疲劳的判据是疲劳强度。
7
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
二、疲劳强度 试验证明，当σ 低于某一数值时，材料可经过无数次循 环应力作用而不断裂，这一应力称为疲劳强度。 在工程上，疲劳强度是指在一定的循环次数下不发生断 裂的最大应力。一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108， 有色金属取107。 合理设计零件结构、避免应 力集中、降低表面粗糙度值、进 行表面滚压、喷丸处理、表面热 处理等，可以提高工件的疲劳强 度。
2
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
一、韧性
1．摆锤式一次冲击试验 冲击吸收功:试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收 的功(Ak)。 Ak=mgh-mgh1 冲击韧度:冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收 功(a k）。
Ak ak A
Ak越大，材料的韧性越好。
3
第一章 金属的力学性能
5
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
一、韧性 2．小能量多次冲击试验简介 金属材料抵抗小能量多次冲击的能力叫做多冲抗力。 机械零件一般是在受多次小能量重复冲击后才破坏的。 多冲抗力可用一定冲击能量下冲断周次N表示。 试验证明，材料的多冲抗力取决于材料强度与韧性的综 合力学性能，冲击能量高时，主要取决于材料的韧性；冲击 能量低时,主要取决于强度。
第三节 韧性与疲劳强度
一、韧性 1．摆锤式一次冲击试验
40Cr钢冲击吸收功测定试验
4
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
一、韧性 1．摆锤式一次冲击试验
冲击吸收功 Ak 与温度有 关。由左图可知，Ak 随温度降 低而减少，在某一温度区域， Ak急剧变化，此温度区域称为 韧脆转变温度。脆转变温度越 低，材料的低温冲击性能越好。
第二讲
【教学内容】
硬度、韧性与疲劳
1、硬度、韧性的概念及其意义 ； 2、疲劳的概念及其意义 。
【教学要求】
1、较深入地认识硬度、韧性的概念、试验原理和方法， 有一定的分析和运用能力； 2、认识疲劳的危害和提高疲劳强度的措施。
1
第一章 金属的力学性能
第三节 韧性与疲劳强度
一、韧性
韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力,可用来衡量 金属材料抵抗冲击载荷能力。 韧性的判据通过冲击试验来测定。 1．摆锤式一次冲击试验 冲击吸收功:试样在冲击试验力一次 作用下折断时所吸收的功(Ak)。 Ak=mgh-mgh1
8