金属的力学性能优秀课件
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❖ σt=Ft/S0
（三）规定残余伸长应力
❖ σr=Fr/S0 ❖ 规定残余伸长是指外力卸除后，弹性变形回复，
试样标距部分的残余伸长。σr0.2表示规定残余伸长 率为0.2%时的应力。属规定微量塑性伸长应力。 ❖ 外力Fe是使试棒只产生弹性变形的最大载荷。材料 在外力作用下产生弹性变形时所能承受的的最大应 力叫弹性极限，用σe表示，单位Mpa，即 σe=Fe/S0 ❖ 现在与规定非比例伸长率相近。
❖ 根据载荷的作用方式不同有不同的强度指标。 ❖ 通过拉伸曲线可以确定的有下列指标： ❖ （一）规定非比例伸长应力 ❖ （二）规定总伸长应力 ❖ （三）规定残余伸长应力 ❖ （四）屈服点 ❖ （五）抗拉强度
（一）规定非比例伸长应力
❖ 规定比例极限和规定非比例伸长应力。简单介绍 ❖ 指金属材料在受拉力过程中，标距部分非比例伸长
（五）抗拉强度(强度极限)用σb表示
❖ 抗拉强度:反映材料最大均匀变形的抗力,是材料在 拉伸条件下所能承受的最大载荷的应力值。当载荷 达到Fb后试棒的某一部分就会形成“缩颈”，此时 不增加载荷试棒也会变形直至断裂。所以也表征材 料抵抗断裂的能力。
❖
σb=Fb / S0 单位：Mpa
❖ σb的特点：测量简便,数据比较准确(特别是脆性材 料),有时也可以作为设计零件时的强度指标采用,但 安全系数要大一些。
金属的力学性能优秀课件
❖ 1.本章重点:金属材料的各种性能指标及 其测定方法,以及它们在实际工作中如何 应用。
❖ 2.难点:各种强度指标的物理意义及它们 之间的区别。
❖ 3.学习目的与要求:能充分理解各种性能 指标的含义及实际应用。
❖ 力学性能？ ❖ 影响力学性能的因素？ ❖ 力学性能指标？ ❖ 如何测定？
❖ 注意屈强比的概念，σs/σb，比值越大，材料 的性能潜力越能发挥出来。过低与过高都不 好。合适的比值在0.65~0.75之间。
❖ 疲劳强度：把试样承受无限次应力循环或达 到规定的循环次数才断裂的最大应力，作为 材料的疲劳强度。
三、塑性
❖ 塑性是指金属材料在外力作用下断裂前发生 不可逆永久变形的能力，通常评定材料塑性 的指标是：伸长率和断面收缩率。
（四）屈服点
❖ 当载荷增加到超过Fe后，试棒发生塑性变形， 外力达到Fs时，拉伸曲线出现一个小平台 （低碳钢）。此时好象材料已失去抵抗外力 的能力而屈服了。
❖ 我们把试棒产生屈服时的应力称为材料的屈 服点，也称屈服强度或屈服极限σs，即 σs=Fs/ S0 有上下屈服点之分。
❖ 注：塑性材料在静载荷作用下常根据屈服点 来确定许用应力。
伸长率（ δ ）
lk-l0
δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距,mm; l0——试样的原始标距,mm。
❖ （一）伸长率δ 也叫延伸率，是试样在一定应力下 的标距增长量与原标距长度之比。可用下式表示
❖
δ=(Lk-L0)/ L0*100%
❖ 根据拉伸试棒的标距的不同，伸长率有δ5和δ10两 种符号，同一材料的这两种伸长率是不同的。要比
❖ 工业生产中常用的硬度试验方法有两类：静 态力硬度试验和动态力试验方法 。
一、布氏硬度
布氏硬度试验是指用 一定直径的 球体（硬 质合金球）以相应的 试验力压入式样表面， 经保持规定的时间后 卸除试验力，用测量 的表面压痕直径计算 硬度的一种压痕硬度 试验。
布氏硬度试验原理图
1、试验原理
F 布氏硬度=
拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩现象
3. 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
F
0
ΔL
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
高碳钢
外
力F ，
中碳钢
应
力
σ
低碳钢
变形量△l,应变ﻉ
二、强度
❖ 金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力称 为强度。 通常用符号：σ表示。
第一节 金属室温强度和塑性
❖ 力学性能:材料在外力作用下所表现的一些性 能，称为材料的力学性能（机械性能）。是 设计选材的重要依据------
❖ 金属的强度和塑性可通过拉伸试验来测定。
一、拉伸试验
1. 拉伸试样（GB228-1987）
长试样：L0=10d0
短试样：L0=5d0
2. 力——伸长曲线
较不同材料的伸长率也应该用相同符号的伸长率。 若不注明，则是长试样伸长率。
（二）断面收缩率
❖ 断面收缩率 ❖ 就是试样拉断后，缩颈处横截面面积的最大
缩减量与原始横截面面积的百分比，即： ψ=（S0-SK）/S0*100% ❖ 国家标准的变化，新旧标准的对照！！！
第二节 硬度
❖ 硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、 压痕或划痕的能力。硬度是材料的一个重要 指标，它能够给出材料软硬程度的数量概念， 是衡量金属软硬程度的判据。特点：硬度试 验方法简便、迅速，一般不破坏试件，设备 也比较简单，测试数据比较准确 。
率达到某一规定数值时的应力；当规定数值为 0.01% 时,其代号写成σp0.01。 ❖ σp=Fp/S0 ❖ 规定非比例伸长应力属规定微量塑性伸长应力。所 谓非比例伸长是指外力与伸长不呈比例关系的伸长。 单位MPA
（二）规定总伸长应力
❖ 是试样标距部分的总伸长（弹性+塑性）达到 规定的 原始标距百分比时的应力，表示此应 力的符号应加脚注说明。
1. 原理 加初载荷
二、洛氏硬度
加主载荷 卸除主载荷
读硬度值
HR K百度文库h 0.002
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2. 应用范围 常用洛氏硬度标度的试验范围
120°金刚
HRA 石圆锥体 600N 70~85
1.588mm钢
HRB 球
1000N 25~100
120°金刚
HRC 石圆锥体 1500N 20~67
A凹
2F =
πD[D-（D²-d ²）½]
硬度值的表示：符号前的数值是硬度值，符号HB后的数值 依次表示球体直径、负荷大小及负荷保持时间（10~15s时 不标注）。
2. 应用 测量比较软的材料。
测量范围 HBS<450、 HBW<650的金属材料。
3. 优缺点
压痕大，测量准确， 但不能测量成品件。
3. 优缺点
优点：操作简便、迅速，效率 高，可直接测量成品件 及高硬度 的材料。
缺点：压痕小，测量不准确， 需多次测量。
（三）规定残余伸长应力
❖ σr=Fr/S0 ❖ 规定残余伸长是指外力卸除后，弹性变形回复，
试样标距部分的残余伸长。σr0.2表示规定残余伸长 率为0.2%时的应力。属规定微量塑性伸长应力。 ❖ 外力Fe是使试棒只产生弹性变形的最大载荷。材料 在外力作用下产生弹性变形时所能承受的的最大应 力叫弹性极限，用σe表示，单位Mpa，即 σe=Fe/S0 ❖ 现在与规定非比例伸长率相近。
❖ 根据载荷的作用方式不同有不同的强度指标。 ❖ 通过拉伸曲线可以确定的有下列指标： ❖ （一）规定非比例伸长应力 ❖ （二）规定总伸长应力 ❖ （三）规定残余伸长应力 ❖ （四）屈服点 ❖ （五）抗拉强度
（一）规定非比例伸长应力
❖ 规定比例极限和规定非比例伸长应力。简单介绍 ❖ 指金属材料在受拉力过程中，标距部分非比例伸长
（五）抗拉强度(强度极限)用σb表示
❖ 抗拉强度:反映材料最大均匀变形的抗力,是材料在 拉伸条件下所能承受的最大载荷的应力值。当载荷 达到Fb后试棒的某一部分就会形成“缩颈”，此时 不增加载荷试棒也会变形直至断裂。所以也表征材 料抵抗断裂的能力。
❖
σb=Fb / S0 单位：Mpa
❖ σb的特点：测量简便,数据比较准确(特别是脆性材 料),有时也可以作为设计零件时的强度指标采用,但 安全系数要大一些。
金属的力学性能优秀课件
❖ 1.本章重点:金属材料的各种性能指标及 其测定方法,以及它们在实际工作中如何 应用。
❖ 2.难点:各种强度指标的物理意义及它们 之间的区别。
❖ 3.学习目的与要求:能充分理解各种性能 指标的含义及实际应用。
❖ 力学性能？ ❖ 影响力学性能的因素？ ❖ 力学性能指标？ ❖ 如何测定？
❖ 注意屈强比的概念，σs/σb，比值越大，材料 的性能潜力越能发挥出来。过低与过高都不 好。合适的比值在0.65~0.75之间。
❖ 疲劳强度：把试样承受无限次应力循环或达 到规定的循环次数才断裂的最大应力，作为 材料的疲劳强度。
三、塑性
❖ 塑性是指金属材料在外力作用下断裂前发生 不可逆永久变形的能力，通常评定材料塑性 的指标是：伸长率和断面收缩率。
（四）屈服点
❖ 当载荷增加到超过Fe后，试棒发生塑性变形， 外力达到Fs时，拉伸曲线出现一个小平台 （低碳钢）。此时好象材料已失去抵抗外力 的能力而屈服了。
❖ 我们把试棒产生屈服时的应力称为材料的屈 服点，也称屈服强度或屈服极限σs，即 σs=Fs/ S0 有上下屈服点之分。
❖ 注：塑性材料在静载荷作用下常根据屈服点 来确定许用应力。
伸长率（ δ ）
lk-l0
δ=
×100%
l0
lk——试样拉断后的标距,mm; l0——试样的原始标距,mm。
❖ （一）伸长率δ 也叫延伸率，是试样在一定应力下 的标距增长量与原标距长度之比。可用下式表示
❖
δ=(Lk-L0)/ L0*100%
❖ 根据拉伸试棒的标距的不同，伸长率有δ5和δ10两 种符号，同一材料的这两种伸长率是不同的。要比
❖ 工业生产中常用的硬度试验方法有两类：静 态力硬度试验和动态力试验方法 。
一、布氏硬度
布氏硬度试验是指用 一定直径的 球体（硬 质合金球）以相应的 试验力压入式样表面， 经保持规定的时间后 卸除试验力，用测量 的表面压痕直径计算 硬度的一种压痕硬度 试验。
布氏硬度试验原理图
1、试验原理
F 布氏硬度=
拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线。
弹性变形阶段 屈服阶段 强化阶段 颈缩现象
3. 脆性材料的拉伸曲线（与低碳钢试样相对比）
F
0
ΔL
脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象。
高碳钢
外
力F ，
中碳钢
应
力
σ
低碳钢
变形量△l,应变ﻉ
二、强度
❖ 金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力称 为强度。 通常用符号：σ表示。
第一节 金属室温强度和塑性
❖ 力学性能:材料在外力作用下所表现的一些性 能，称为材料的力学性能（机械性能）。是 设计选材的重要依据------
❖ 金属的强度和塑性可通过拉伸试验来测定。
一、拉伸试验
1. 拉伸试样（GB228-1987）
长试样：L0=10d0
短试样：L0=5d0
2. 力——伸长曲线
较不同材料的伸长率也应该用相同符号的伸长率。 若不注明，则是长试样伸长率。
（二）断面收缩率
❖ 断面收缩率 ❖ 就是试样拉断后，缩颈处横截面面积的最大
缩减量与原始横截面面积的百分比，即： ψ=（S0-SK）/S0*100% ❖ 国家标准的变化，新旧标准的对照！！！
第二节 硬度
❖ 硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、 压痕或划痕的能力。硬度是材料的一个重要 指标，它能够给出材料软硬程度的数量概念， 是衡量金属软硬程度的判据。特点：硬度试 验方法简便、迅速，一般不破坏试件，设备 也比较简单，测试数据比较准确 。
率达到某一规定数值时的应力；当规定数值为 0.01% 时,其代号写成σp0.01。 ❖ σp=Fp/S0 ❖ 规定非比例伸长应力属规定微量塑性伸长应力。所 谓非比例伸长是指外力与伸长不呈比例关系的伸长。 单位MPA
（二）规定总伸长应力
❖ 是试样标距部分的总伸长（弹性+塑性）达到 规定的 原始标距百分比时的应力，表示此应 力的符号应加脚注说明。
1. 原理 加初载荷
二、洛氏硬度
加主载荷 卸除主载荷
读硬度值
HR K百度文库h 0.002
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2. 应用范围 常用洛氏硬度标度的试验范围
120°金刚
HRA 石圆锥体 600N 70~85
1.588mm钢
HRB 球
1000N 25~100
120°金刚
HRC 石圆锥体 1500N 20~67
A凹
2F =
πD[D-（D²-d ²）½]
硬度值的表示：符号前的数值是硬度值，符号HB后的数值 依次表示球体直径、负荷大小及负荷保持时间（10~15s时 不标注）。
2. 应用 测量比较软的材料。
测量范围 HBS<450、 HBW<650的金属材料。
3. 优缺点
压痕大，测量准确， 但不能测量成品件。
3. 优缺点
优点：操作简便、迅速，效率 高，可直接测量成品件 及高硬度 的材料。
缺点：压痕小，测量不准确， 需多次测量。