金属材料的力学性能

2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力 表示。 表示。 如：120HBS 500HBW 600HBS1/30/20 3、优缺点
（1）测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁） 可测的硬度值不高（ 不测试成品与薄件（ 测量费时， 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
σ0.2 = F0.2/S0 符号： 符号： σ 称为条件屈服强度
0.2
F0.2：塑性变形为试样长度 ％的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm2） 塑性变形为试样长度0.2％的拉伸力（ ） 试样原始横截面积（
3、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。 指试样拉断前所承受的最大拉应力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力。 其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力
包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、 包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削 铸造性能 加工性能和热处理工艺性能等 加工性能和热处理工艺性能等。
2、金属材料力学性能 指材料在外力作用下表现出来的特性，主要有强度、塑性、 指材料在外力作用下表现出来的特性，主要有强度、塑性、 强度 硬度、冲击韧度和疲劳强度等 硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
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第一章 金属的力学性能
第一节 强度与塑性
一、强度
强度指金属材料在静载荷的作用下抵抗变形和断裂的能力 。 常见的强度形式有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、 常见的强度形式有抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、 抗剪强度等。一般以抗拉强度作为判别金属强度指标。 抗剪强度等。一般以抗拉强度作为判别金属强度指标。
第一章 金属材料的力学性能
引言： 引言：
1、金属材料的性能 使用性能： 使用性能： 指材料在使用过程中所表现的性能， 指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性 物理性能和化学性能。 能、物理性能和化学性能。 工艺性能： 指金属材料在加工过程中表现的性能。 工艺性能： 指金属材料在加工过程中表现的性能。
1、拉伸试样
2
§1-1 强度与塑性
2、材料的拉伸曲线 、
1、oe段：直线、弹性变形 oe段 直线、 2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形 es段 曲线、弹性变形+ 3、s s 段：水平线（略有波动）明显 s’段 水平线（略有波动） 的塑性变形屈服现象， 的塑性变形屈服现象，作用的力基本不 试样连续伸长。 变，试样连续伸长。 4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形 b曲线：弹性变形+ 5、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低， 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。 拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
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§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。 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。 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。 指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
2、维氏硬度值 可根据d值从维氏硬度表中直接查出。标记如：640HV30。 可根据d值从维氏硬度表中直接查出。标记如：640HV30。 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 测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬） 品与薄件（ 试样表面要求高，费工。 品与薄件（3）试样表面要求高，费工。
L0 :原始标距长度
Ψ=(S0-S1)/S0 x 100%
试件原横截面积。 S0:试件原横截面积。 断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。 S1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
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第一章 金属的力学性能
第二节 硬度
引言： 引言： 1、定义：指材料局部体积内抵抗弹性、塑性变形、压 定义：指材料局部体积内抵抗弹性、塑性变形、 痕和划痕的能力。它是衡量材料软硬程度的指标， 痕和划痕的能力。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。 理含义与试验方法有关。 2、硬度的测试方法 （1）布氏硬度 （2）洛氏硬度 （3）维氏硬度
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•
冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功， 冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功，称 为冲击韧度。 为冲击韧度。 一般来说，强度、塑性均好的材料，韧度值也高。 一般来说，强度、塑性均好的材料，韧度值也高。在 实际工作中常见的是承受多次小能量冲击。 实际工作中常见的是承受多次小能量冲击。对多次冲击问 题： 如果冲击能量低，冲击周次较多时， 1） 如果冲击能量低，冲击周次较多时，αKV主要取 决于材料的强度，强度高则冲击韧度较好； 决于材料的强度，强度高则冲击韧度较好； 如果冲击能量高，则主要取决于材料的塑性， 2） 如果冲击能量高，则主要取决于材料的塑性，材 料塑性越高则冲击韧度较好。 料塑性越高则冲击韧度较好。
4、测量范围
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等 常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。 薄件
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§1-3 冲击韧度
第三节
冲击韧度
冲击载荷：指加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。 冲击载荷：指加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。 金属抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。 金属抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧度。 常用一次摆锤冲击弯曲实验来测定金属材料的韧度。 常用一次摆锤冲击弯曲实验来测定金属材料的韧度。
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§1-2 硬度
一、布氏硬度
1、布氏硬度试验（布氏硬度计） 布氏硬度试验
原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球） 原理:用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力 压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力， 压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量 材料表面压痕直径 以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。 压痕直径， 材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
σ
b=
Fb/S0
材料将产生断裂。 当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。 σb常用作脆性材料的选材和设计的依据 材料具有较高的σs 常用作脆性材料的选材和设计的依据。 σs， σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。材料具有较高的σs，同 时具有较低的屈强比，那么材料可靠性较高。 时具有较低的屈强比，那么材料可靠性较高。
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金属的疲劳强度
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万能液压试验机
返回
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布氏硬度计
返回
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洛氏硬度计
返回
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维氏硬度计
返回
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布洛维氏硬度计
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2、洛氏硬度值
出。如：50HRC
用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读 用测量的残余压痕深度表示。
3、优缺点
（1）试验简单、方便、迅速（2）压痕小，可测成品、薄件（3）数据 试验简单、方便、迅速（ 压痕小，可测成品、薄件（ 不够准确，应测三点取平均值（ 不能测组织不均匀材料，如铸铁。 不够准确，应测三点取平均值（4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。
• •
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§1-4 疲劳强度
第四节
疲劳强度
交变应力——大小和方向随时间作周期性变化的应力。 大小和方向随时间作周期性变化的应力。 交变应力 大小和方向随时间作周期性变化的应力 什么是金属的疲劳？ 什么是金属的疲劳？ 疲劳强度—— 疲劳强度—— 材料在无数次交变载荷作用下而不破坏 的最大应力值。 的最大应力值。 通常规定钢铁材料的循环基数取10 有色金属取10 通常规定钢铁材料的循环基数取107，有色金属取108。
2、屈服点（屈服强度） 屈服点（屈服强度）
σs = Fs/S0 符号： 材料产生屈服现象时的最小应力。 符号： σs 材料产生屈服现象时的最小应力。
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm2） 试样屈服时所承受的拉伸力（ ） 试样原始横截面积（
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§1-1 强度与塑性 对低塑性和脆性材料
Baidu Nhomakorabea
4、测量范围
用于测量退火件 有色金属（淬火钢球）、淬火钢等较硬材料 退火件、 ）、淬火钢 用于测量退火件、有色金属（淬火钢球）、淬火钢等较硬材料 金刚石压头） （金刚石压头）.
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§1-2 硬度
三、维氏硬度
1、维氏硬度试验（维氏硬度计）
原理: 夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F 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 136 49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d （49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度d。
万能液压试验机
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§1-1 强度与塑性
3、强度的指标 、
强度指标用应力值来表示 。 1、弹性极限
σe = Fe/S0 符号： 指材料能保持弹性变形的最大应力。 符号： σe 指材料能保持弹性变形的最大应力。
Fe：弹性变形范围内的最大拉伸力（N） S0 ：试样原始横截面积（mm2） 弹性变形范围内的最大拉伸力（ ） 试样原始横截面积（
δ=(L1- L0)/L0 x 100% =(L
L1:拉断后标距长度。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 拉断后标距长度。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。 2、断面收缩率 指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 指试样拉断后缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
4、测量范围
用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等. 用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等. 调质钢
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§1-2 硬度
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计） 洛氏硬度试验
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， 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， 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。 种压痕硬度试验。