材料的使用性能ppt课件
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② 表示方法：200HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球，在 9800N（1000kgf）的载荷下保持30s时测得的布氏硬度为200
③ 适用材料：各种退火状态的 钢材、铸铁、有色金属等，也用 于调质处理的机械零件。
④优缺点：操作复杂，需查表，不常用。
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工程材料原理
2. 洛氏用度
① 原理：采用一定规格的压头，在一定试验力作用下压入试 样表面，然后测定压痕的深度来计算并表示其硬度值，符 号HR。h越大，硬度越低。有HRA，HRB，HRC三种表示法。
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工程材料原理
第一节 力学性能
材料的机械性能亦称力学性能，是指材 料在载荷（外力）作用时表现出来的行为， 包括强度、塑性、刚性、弹性、硬度、韧性、 疲劳性能和耐磨性等。
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工程材料原理
一．强度：
广义的强度是指材料在外力作用下对永久 变形与断裂的抵抗能力，若将断裂看成变形的 极限，则强度简称为变形的抵抗能力。强度可 依据国家标准的规定进行拉伸试验得到。
（1） 延伸率：拉伸试验中，标距的伸长与原始标距的百分比。
（2） 断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量 与原横断面积的百分比。
金属材料的延伸率和断面收缩率越大，材料的塑性越好。
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工程材料原理
五. 硬度
硬度：反映材料软硬程度的一种性能指标，它 表示材料表面局部区域内抵抗变形，特别是塑性变 形、压痕或划痕的能力，是表征材料性能的一个综 合参量。
三. 弹性
3. 滞弹性（弹性滞后）：加 载时应变不立即达到平衡 值，卸载时变形也不立即 恢复，这种应变滞后于应 力的现象称为滞弹性或弹 性滞后。
可用应力-应变曲线上弹性滞 后环的面积来表示。
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工程材料原理
四. 塑性
材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力， 即材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。常用延伸 率和断面收缩率表示。
σs屈服极限（屈服强度）：表示金属开始发生明显塑性 变形的抗力，没有明显屈服的材料用σ0.2表示；
σb强度极限（抗拉强度）：表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
金属材料的强度与其化学成分、工艺过程、热处理过程均有关。
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工程材料原理
二. 刚度(刚性)
1. 概念：材料对弹性变形的抵抗能力。 在应力应变曲线的弹性变形阶段，应力与应变的 比值即为材料刚度，也就是材料的弹性模量，在 数值上等于该直线的斜率。
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工程材料原理
三. 弹性
2. 弹性比功：材料吸收变形功而不发生永久变形的能 力，即弹性变形时吸收的最大弹性功。可用应力-应 变曲线中弹性部分所围成的面积来表示，即 弹性比功= εeσe/2=σe2/(2E)。 提高弹性极限或降低弹性模量E，弹性比功值就 越高，材料的弹性就越好。
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工程材料原理
②适用材料：钢铁原材 料、有色金属、淬火后 工件、硬质合金等。
③ 优点：操作迅速简便， 压痕小，不损伤工件表 面，应用广。
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工程材料原理
3. 其他硬度
（1）维氏硬度：薄工件或薄表面硬化层 显微硬度：材料微区硬度（单个晶粒、夹杂物、
某种组成相）的测试；HV
（2）莫氏硬度：是一种刻划硬度，用于陶瓷和矿物 的硬度测试，该硬度的标尺是选定10种不同的矿物， 从软到硬将莫氏硬度分为10级，如金刚石对应于莫 氏硬度的10级；HM
（单位MPa）。E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的
刚度。
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工程材料原理
（3） 拉伸试验测σb
① 应力：σ=P/A0(MPa)
应变：ε=Δl/l0=(l-l0)/l0*100%
② 变形阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、
颈缩阶段、断裂。
③ 强度指标：
σe弹性极限：材料保持弹性变形，不产生永久变形的最 大应力，是弹性零件的设计基础。
（3）锉刀硬度：适合于大型零件的测定。
各种硬度之间有粗略的经验换算关系。
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工程材料原理
六. 韧性
材料在塑性变形和断裂前吸收变形能量的能力， 它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性
脆性
材料韧性的高低决定了材料的断裂类型：延性 断裂和脆性断裂。
强度保证材料不发生过量塑性变形甚至断裂，刚 度保证了材料不发生过量弹性变形。
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工程材料原理
二. 刚度(刚性)
2. 影响因素
（1）金属材料：E决定于基体金属的性质，难于通过 合金化、热处理、冷热加工等方法改变，E是结构 不敏感性参数。如对钢铁材料（Fe基合金）无论成 分和组织结构如何变化，室温下E均在（20~21.4） ×104MPa范围内。
硬度的表示方法主要有：
•布氏硬度
•洛氏硬度
•维氏硬度和显微硬度
•莫氏硬度
•锉刀硬度
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工程材料原理
1 .布氏硬度
① 原理：用一定直径D的钢球或硬质合金球（压头），以相应 的试验力F压入试样表面，经规定保持时间，卸载后测量试样 表面的压痕直径d，计算出压痕球冠形表面积进而得到所承受 的平均应力值，即为布氏硬度值，即用球面压痕单位表面积 上所承受的平均压力表示。HB
工程材料原理
第一篇 材料的性能及应用意义
第一章 材料的使用性能
第一节 力学性能 第二节 物理性能 第三节 化学性能
.百度文库
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工程材料原理
金属材料的性能
金属材料的性能主要包含工艺性能和使 用性能两方面。 使用性能：金属材料在使用条件下所表现出 来的性能；包括力学性能、物理和化学性能 工艺性能：制造工艺过程中材料适应加工的 性能；如铸造性能，锻造性能等。
（2）陶瓷材料、高分子材料、复合材料的弹性模量 对其成分和组织结构是敏感的，可以通过不同方法 改变。
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工程材料原理
三. 弹性
材料的弹性是用来描述在外力作用下材料发生弹性行 为的综合性能指标，弹性性能指标有：
1. 最大弹性应变量εe：材料在外力作用下所能发生的 最大可恢复应变量，即弹性变形能力。对应于弹性极 限σe时的弹性应变量，数值εe =σe/E，可见，高弹性 极限、低弹性模量的材料具有较好的弹性。
（1）分类：根据载荷的不同可分为抗拉强度σb、 抗压强度σbc、抗弯强度σbb、抗剪强度τb、抗 扭强度τt
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工程材料原理
一．强度：
（2） 拉伸试验测σb
圆形拉伸试样(拉伸前和拉断后)
(a)拉伸前 (b)拉伸后
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工程材料原理
低碳钢的工程应力-应变图（σ-ε图）
材料在弹性范围内，应力与应变的比值σ/ε称为弹性模数E
③ 适用材料：各种退火状态的 钢材、铸铁、有色金属等，也用 于调质处理的机械零件。
④优缺点：操作复杂，需查表，不常用。
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工程材料原理
2. 洛氏用度
① 原理：采用一定规格的压头，在一定试验力作用下压入试 样表面，然后测定压痕的深度来计算并表示其硬度值，符 号HR。h越大，硬度越低。有HRA，HRB，HRC三种表示法。
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工程材料原理
第一节 力学性能
材料的机械性能亦称力学性能，是指材 料在载荷（外力）作用时表现出来的行为， 包括强度、塑性、刚性、弹性、硬度、韧性、 疲劳性能和耐磨性等。
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工程材料原理
一．强度：
广义的强度是指材料在外力作用下对永久 变形与断裂的抵抗能力，若将断裂看成变形的 极限，则强度简称为变形的抵抗能力。强度可 依据国家标准的规定进行拉伸试验得到。
（1） 延伸率：拉伸试验中，标距的伸长与原始标距的百分比。
（2） 断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量 与原横断面积的百分比。
金属材料的延伸率和断面收缩率越大，材料的塑性越好。
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工程材料原理
五. 硬度
硬度：反映材料软硬程度的一种性能指标，它 表示材料表面局部区域内抵抗变形，特别是塑性变 形、压痕或划痕的能力，是表征材料性能的一个综 合参量。
三. 弹性
3. 滞弹性（弹性滞后）：加 载时应变不立即达到平衡 值，卸载时变形也不立即 恢复，这种应变滞后于应 力的现象称为滞弹性或弹 性滞后。
可用应力-应变曲线上弹性滞 后环的面积来表示。
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工程材料原理
四. 塑性
材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力， 即材料断裂前发生不可逆永久变形的能力。常用延伸 率和断面收缩率表示。
σs屈服极限（屈服强度）：表示金属开始发生明显塑性 变形的抗力，没有明显屈服的材料用σ0.2表示；
σb强度极限（抗拉强度）：表示金属受拉时所能承受的 最大应力。
金属材料的强度与其化学成分、工艺过程、热处理过程均有关。
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工程材料原理
二. 刚度(刚性)
1. 概念：材料对弹性变形的抵抗能力。 在应力应变曲线的弹性变形阶段，应力与应变的 比值即为材料刚度，也就是材料的弹性模量，在 数值上等于该直线的斜率。
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工程材料原理
三. 弹性
2. 弹性比功：材料吸收变形功而不发生永久变形的能 力，即弹性变形时吸收的最大弹性功。可用应力-应 变曲线中弹性部分所围成的面积来表示，即 弹性比功= εeσe/2=σe2/(2E)。 提高弹性极限或降低弹性模量E，弹性比功值就 越高，材料的弹性就越好。
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工程材料原理
②适用材料：钢铁原材 料、有色金属、淬火后 工件、硬质合金等。
③ 优点：操作迅速简便， 压痕小，不损伤工件表 面，应用广。
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工程材料原理
3. 其他硬度
（1）维氏硬度：薄工件或薄表面硬化层 显微硬度：材料微区硬度（单个晶粒、夹杂物、
某种组成相）的测试；HV
（2）莫氏硬度：是一种刻划硬度，用于陶瓷和矿物 的硬度测试，该硬度的标尺是选定10种不同的矿物， 从软到硬将莫氏硬度分为10级，如金刚石对应于莫 氏硬度的10级；HM
（单位MPa）。E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的
刚度。
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工程材料原理
（3） 拉伸试验测σb
① 应力：σ=P/A0(MPa)
应变：ε=Δl/l0=(l-l0)/l0*100%
② 变形阶段：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、
颈缩阶段、断裂。
③ 强度指标：
σe弹性极限：材料保持弹性变形，不产生永久变形的最 大应力，是弹性零件的设计基础。
（3）锉刀硬度：适合于大型零件的测定。
各种硬度之间有粗略的经验换算关系。
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工程材料原理
六. 韧性
材料在塑性变形和断裂前吸收变形能量的能力， 它是材料强度和塑性的综合表现。
韧性
脆性
材料韧性的高低决定了材料的断裂类型：延性 断裂和脆性断裂。
强度保证材料不发生过量塑性变形甚至断裂，刚 度保证了材料不发生过量弹性变形。
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工程材料原理
二. 刚度(刚性)
2. 影响因素
（1）金属材料：E决定于基体金属的性质，难于通过 合金化、热处理、冷热加工等方法改变，E是结构 不敏感性参数。如对钢铁材料（Fe基合金）无论成 分和组织结构如何变化，室温下E均在（20~21.4） ×104MPa范围内。
硬度的表示方法主要有：
•布氏硬度
•洛氏硬度
•维氏硬度和显微硬度
•莫氏硬度
•锉刀硬度
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工程材料原理
1 .布氏硬度
① 原理：用一定直径D的钢球或硬质合金球（压头），以相应 的试验力F压入试样表面，经规定保持时间，卸载后测量试样 表面的压痕直径d，计算出压痕球冠形表面积进而得到所承受 的平均应力值，即为布氏硬度值，即用球面压痕单位表面积 上所承受的平均压力表示。HB
工程材料原理
第一篇 材料的性能及应用意义
第一章 材料的使用性能
第一节 力学性能 第二节 物理性能 第三节 化学性能
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工程材料原理
金属材料的性能
金属材料的性能主要包含工艺性能和使 用性能两方面。 使用性能：金属材料在使用条件下所表现出 来的性能；包括力学性能、物理和化学性能 工艺性能：制造工艺过程中材料适应加工的 性能；如铸造性能，锻造性能等。
（2）陶瓷材料、高分子材料、复合材料的弹性模量 对其成分和组织结构是敏感的，可以通过不同方法 改变。
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工程材料原理
三. 弹性
材料的弹性是用来描述在外力作用下材料发生弹性行 为的综合性能指标，弹性性能指标有：
1. 最大弹性应变量εe：材料在外力作用下所能发生的 最大可恢复应变量，即弹性变形能力。对应于弹性极 限σe时的弹性应变量，数值εe =σe/E，可见，高弹性 极限、低弹性模量的材料具有较好的弹性。
（1）分类：根据载荷的不同可分为抗拉强度σb、 抗压强度σbc、抗弯强度σbb、抗剪强度τb、抗 扭强度τt
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工程材料原理
一．强度：
（2） 拉伸试验测σb
圆形拉伸试样(拉伸前和拉断后)
(a)拉伸前 (b)拉伸后
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工程材料原理
低碳钢的工程应力-应变图（σ-ε图）
材料在弹性范围内，应力与应变的比值σ/ε称为弹性模数E