航空工程材料金属力学性能
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材料受力时抵抗弹性变形的能力称为刚度，其 指标即为弹性模量。而对于具体零件，其刚度不 仅与材料的弹性模量有关，还可以通过增加横截 面积或改善截面形状的方法来提高零件的刚度。
第1章 金属的力学性能
1.2 强度与塑性
强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。
强度指标 屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪 强度、抗扭强度等。
伸长率与断面收缩率的比较
δ与Ψ的数值越大，材料 在断裂前发生的变形越 大，材料的塑性越好。
1.2 强度与塑性
伸长率与断面收缩率的比较
用Ψ表示材料的塑性比 用δ表示更接近真实情况。
1.2 强度与塑性
1.2 强度与塑性
用Ψ表示材料的塑性比用δ表示更接近真实情况。 原因： ①有些材料在拉伸试验时会出现局部颈缩，而有些 材料则不会。
布氏硬度
1.3 硬 度
将直径为D的钢球或 硬质合金球，在一定载 荷P的作用下压入试样表 面，保持一定时间后卸 除载荷，所施加的载荷 与压痕表面积的比值即 为布氏硬度。
1.3 硬 度
布氏硬度
当压头为钢球时，布氏硬度用符 号表示，适用于布氏硬度值在450以 下的材料。
12010/1000/30
保持30s 载荷为1000(9.807)
②由于不同长度的试样所得伸长率不同，长度越大， 伸长率越小。
δ5 δ10
1.2 强度与塑性
材料的塑性指标具有重要的实际意义。
①塑性良好的材料，冷压成型好。飞机和发动机上 的许多薄壁零件，如蒙皮、翼肋、燃烧室零件等都 是冷压成型的，使用的材料都应具有良好的塑性。
1.2 强度与塑性
材料的塑性指标具有重要的实际意义。
②具有一定塑性的零件，在使用过程中万一超载或 形成应力集中，它可产生少量塑性变形，由于加工 硬化效应而使它的强度提高，不致突然断裂。如果 塑性不够而产生脆性的突然断裂，这在工程上是很 危险的。
1.3 硬 度
第1章 金属的力学性能
材料抵抗局部塑性变形的能力。 硬度高，材料的耐磨性就好
硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
航空工程材料及成型工艺
金属的力学性能 指材料受外力作用时所表现的性能。
静强度、硬度、塑性、冲击韧性、断裂韧性、疲劳 性能以及蠕变、蠕变—疲劳性能等。
1
航空工程材料及成型工艺
本章目录
1.1 刚度与弹性 1.2 强度与塑性 1.3 硬 度 1.4 韧性 1.5 疲劳强度 1.6 蠕变及蠕变-疲劳断裂
洛氏硬度计
1.3 硬 度
洛氏硬度
1.3 硬 度
试验方法： 用一个顶角为120度的
金刚石圆锥体或直径为 1.593.18的钢球，在一定 载荷下压入被测材料表 面，由压痕深度求出材 料的硬度。
洛氏硬度的试验原理图
根据压痕深度大小表示 材料的硬度值，压坑越 深，硬度越低。
洛氏硬度（）
测定硬度较低的材料时， 选用淬火钢球压头。 测定硬度较高的材料时， 选用120°的金刚石圆 锥压头；
抗拉强度
1.2 强度与塑性
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力—应变曲线
1.2 强度与塑性
塑性 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力
材料的塑性指标为伸长率和断面收缩率。
伸长率
1.2 强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与塑性
断面收缩率
试样断裂后，横截面 积最大缩减量与原始 横截面积之比的百分 率称为断面收缩率Ψ。
1.2 强度与塑性
直径为10 压头为钢球 布氏硬度值为120 。
布氏硬度
压头为硬质合金时用符号 表示，适用于布氏硬度在 650以下的材料。
1.3 硬 度
布氏硬度计
1.3 硬 度
优点：测量误差小，数据稳定； 缺点：压痕大，不能用于太薄测 试样件或成品零件的工作表面。
当被测样品过小或者布氏 硬度大于450时，就改用洛 氏硬度计量。
航空工程材料及成型工艺
金属的力学性能
1
我国自行研制的12500吨水压机
机身高33.65米，机上有3座横梁、 4根立柱和6只工作缸。3座横梁 的重量是100～300吨，下横梁是 用100多块钢板拼焊成的；4根立 柱各长18米，直径1米，重80吨， 立柱上的螺丝帽一个重5 ～ 6重。
2002年2月18日，运行38年后， 突发事故，一根立柱轰然断裂。
拉伸载荷，使之发生形 变直至断裂，得到应变
C A
随应力变化的关系曲线， A
称为：应力—应变曲线
D E
低碳钢的应力—应变曲线
应力—应变曲线
A点所对应的应力为 材料承受最大弹性 变形时的应力，称
为弹性极限 e。
1.1 刚度与弹性
D E
C A A
低碳钢的应力—应变曲线
应力—应变曲线
A’点所对应的应力 为保持这种比例 关系的最大应力，
塑性 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力。
塑性指标 伸长率和断面收缩率。
1.2 强度与塑性
屈服强度
在段，持续发生塑性 变形而应力却不增加， 材料的这种现象称为 屈服。
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力一应变曲线 屈服强度反映材料抵抗永久变形的能力。
1.2 强度与塑性
实际上，多数材料的 屈服阶段不很明显或 从拉伸曲线上看不出 这一阶段。
1
第1章 金属的力学性能
1.1 刚度与弹性
＆
弹性是物体本身的一种特性，发生弹性形变后可以 恢复原来的状态的一种性质。
刚度是机械零件和构件抵抗变形的能力。
标准拉伸试验、标准试样、应力与应变
长试样
L1d 0 01. 3 1A0
短试样
L5 d05.65 A0
1.1 刚度与弹性
应力—应变曲线
将标准试样施加轴向
称为比例极限 p 。
1.1 刚度与弹性
D E
C A A
O
低碳钢的应力—应变曲线
应力—应变曲线
1.1 刚度与弹性
D E
C A A
在弹性变形范围内， 应力与应变的比值称 为弹性模量E。
O
低碳钢的应力—应变曲线
1.1 刚度与弹性
结论
弹性模量是材料最稳定的性质之一，它的大小 主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降 低外，其他的材料强化手段（如热处理、冷热加 工、合金化等）对弹性模量的影响很小。
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力—应变曲线
1.2 强度与塑性
1.2 强度与塑性
抗拉强度
段为均匀塑性变形阶 段。在这一阶段，应 力随应变增加而增加， 产生应变强化。变形 超过D点后，试样开始 发生局部塑性变形， 出现颈缩，随应变增 加，应力明显下降， 并迅速在E点断裂。
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力—应变曲线
第1章 金属的力学性能
1.2 强度与塑性
强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。
强度指标 屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪 强度、抗扭强度等。
伸长率与断面收缩率的比较
δ与Ψ的数值越大，材料 在断裂前发生的变形越 大，材料的塑性越好。
1.2 强度与塑性
伸长率与断面收缩率的比较
用Ψ表示材料的塑性比 用δ表示更接近真实情况。
1.2 强度与塑性
1.2 强度与塑性
用Ψ表示材料的塑性比用δ表示更接近真实情况。 原因： ①有些材料在拉伸试验时会出现局部颈缩，而有些 材料则不会。
布氏硬度
1.3 硬 度
将直径为D的钢球或 硬质合金球，在一定载 荷P的作用下压入试样表 面，保持一定时间后卸 除载荷，所施加的载荷 与压痕表面积的比值即 为布氏硬度。
1.3 硬 度
布氏硬度
当压头为钢球时，布氏硬度用符 号表示，适用于布氏硬度值在450以 下的材料。
12010/1000/30
保持30s 载荷为1000(9.807)
②由于不同长度的试样所得伸长率不同，长度越大， 伸长率越小。
δ5 δ10
1.2 强度与塑性
材料的塑性指标具有重要的实际意义。
①塑性良好的材料，冷压成型好。飞机和发动机上 的许多薄壁零件，如蒙皮、翼肋、燃烧室零件等都 是冷压成型的，使用的材料都应具有良好的塑性。
1.2 强度与塑性
材料的塑性指标具有重要的实际意义。
②具有一定塑性的零件，在使用过程中万一超载或 形成应力集中，它可产生少量塑性变形，由于加工 硬化效应而使它的强度提高，不致突然断裂。如果 塑性不够而产生脆性的突然断裂，这在工程上是很 危险的。
1.3 硬 度
第1章 金属的力学性能
材料抵抗局部塑性变形的能力。 硬度高，材料的耐磨性就好
硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
航空工程材料及成型工艺
金属的力学性能 指材料受外力作用时所表现的性能。
静强度、硬度、塑性、冲击韧性、断裂韧性、疲劳 性能以及蠕变、蠕变—疲劳性能等。
1
航空工程材料及成型工艺
本章目录
1.1 刚度与弹性 1.2 强度与塑性 1.3 硬 度 1.4 韧性 1.5 疲劳强度 1.6 蠕变及蠕变-疲劳断裂
洛氏硬度计
1.3 硬 度
洛氏硬度
1.3 硬 度
试验方法： 用一个顶角为120度的
金刚石圆锥体或直径为 1.593.18的钢球，在一定 载荷下压入被测材料表 面，由压痕深度求出材 料的硬度。
洛氏硬度的试验原理图
根据压痕深度大小表示 材料的硬度值，压坑越 深，硬度越低。
洛氏硬度（）
测定硬度较低的材料时， 选用淬火钢球压头。 测定硬度较高的材料时， 选用120°的金刚石圆 锥压头；
抗拉强度
1.2 强度与塑性
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力—应变曲线
1.2 强度与塑性
塑性 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力
材料的塑性指标为伸长率和断面收缩率。
伸长率
1.2 强ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ与塑性
断面收缩率
试样断裂后，横截面 积最大缩减量与原始 横截面积之比的百分 率称为断面收缩率Ψ。
1.2 强度与塑性
直径为10 压头为钢球 布氏硬度值为120 。
布氏硬度
压头为硬质合金时用符号 表示，适用于布氏硬度在 650以下的材料。
1.3 硬 度
布氏硬度计
1.3 硬 度
优点：测量误差小，数据稳定； 缺点：压痕大，不能用于太薄测 试样件或成品零件的工作表面。
当被测样品过小或者布氏 硬度大于450时，就改用洛 氏硬度计量。
航空工程材料及成型工艺
金属的力学性能
1
我国自行研制的12500吨水压机
机身高33.65米，机上有3座横梁、 4根立柱和6只工作缸。3座横梁 的重量是100～300吨，下横梁是 用100多块钢板拼焊成的；4根立 柱各长18米，直径1米，重80吨， 立柱上的螺丝帽一个重5 ～ 6重。
2002年2月18日，运行38年后， 突发事故，一根立柱轰然断裂。
拉伸载荷，使之发生形 变直至断裂，得到应变
C A
随应力变化的关系曲线， A
称为：应力—应变曲线
D E
低碳钢的应力—应变曲线
应力—应变曲线
A点所对应的应力为 材料承受最大弹性 变形时的应力，称
为弹性极限 e。
1.1 刚度与弹性
D E
C A A
低碳钢的应力—应变曲线
应力—应变曲线
A’点所对应的应力 为保持这种比例 关系的最大应力，
塑性 材料受力破坏前承受最大塑性变形的能力。
塑性指标 伸长率和断面收缩率。
1.2 强度与塑性
屈服强度
在段，持续发生塑性 变形而应力却不增加， 材料的这种现象称为 屈服。
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力一应变曲线 屈服强度反映材料抵抗永久变形的能力。
1.2 强度与塑性
实际上，多数材料的 屈服阶段不很明显或 从拉伸曲线上看不出 这一阶段。
1
第1章 金属的力学性能
1.1 刚度与弹性
＆
弹性是物体本身的一种特性，发生弹性形变后可以 恢复原来的状态的一种性质。
刚度是机械零件和构件抵抗变形的能力。
标准拉伸试验、标准试样、应力与应变
长试样
L1d 0 01. 3 1A0
短试样
L5 d05.65 A0
1.1 刚度与弹性
应力—应变曲线
将标准试样施加轴向
称为比例极限 p 。
1.1 刚度与弹性
D E
C A A
O
低碳钢的应力—应变曲线
应力—应变曲线
1.1 刚度与弹性
D E
C A A
在弹性变形范围内， 应力与应变的比值称 为弹性模量E。
O
低碳钢的应力—应变曲线
1.1 刚度与弹性
结论
弹性模量是材料最稳定的性质之一，它的大小 主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降 低外，其他的材料强化手段（如热处理、冷热加 工、合金化等）对弹性模量的影响很小。
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力—应变曲线
1.2 强度与塑性
1.2 强度与塑性
抗拉强度
段为均匀塑性变形阶 段。在这一阶段，应 力随应变增加而增加， 产生应变强化。变形 超过D点后，试样开始 发生局部塑性变形， 出现颈缩，随应变增 加，应力明显下降， 并迅速在E点断裂。
B C
A
A
D E
O
低碳钢的应力—应变曲线