第一章 力学性能

1、金属材料的力学性能金属加工金属加工01金属材料性能概述02力学性能指标Contents内容大纲内容大纲第 节金属材料性能概述金属材料性能概述1 11.1.金属材料的性能金属材料的性能1.金属材料的性能：使用性能、工艺性能。（1）使用性能：金属材料为保证机械零件或工具正常工作应具备的性能。使用过程中表现出来的特性。 包括：力学性能、物理性能、化学性能。（2）工艺性能：金属材料在制造机械零件或工具的过程中，适应各种冷、热加工的性能。材料制成成品的难易程度。2.2.金属材料的力学性能金属材料的力学性能（1）定义：金属在外力（载荷）作用下表现出来的性能。（2）评价指标：强度、塑形、硬度、韧性、疲劳强度

2、、刚性。（3）作用：评价金属材料质量的主要依据，金属构件设计时，选材和进行强度计算的主要依据。（4）内力：物体受外力作用后导致物体内部之间产生的相互作用的力。（5）应力：单位面积上的内力（N/mm2或Mpa).（6）应变：外力所引起的物体原始尺寸或形状的相对变化。3.3.拉伸试验拉伸试验（1）定义：用静（缓慢）拉伸力对试样进行轴向拉伸，通过测量拉伸力和伸长量来测定试样强度、塑形等力学性能的试验。（2）试验方法：使用短圆柱形比例拉伸试样，得到力伸长曲线。（3）低碳钢力伸长曲线：oe：弹性变形阶段 op：弹性变形 pe：塑性变形es：屈服阶段 屈服现象sb：变形强化阶段 冷变形强化bk：颈缩与断裂

3、阶段 颈缩现象 极限拉伸力第 节力学性能指标力学性能指标2 2强度强度1.定义：金属材料抵抗永久变形和断裂的能力。2.测定方法：拉伸试验3.意义：大多数机械零件选材和设计的依据4.强度指标（1）屈服强度：在拉伸试验过程中拉力不断增加的情况下，拉伸试样仍然能继续伸长时的应力，ReH、ReL。（2）抗拉强度：拉伸试验拉断前所承受的最大标称拉应力，Rm。塑性塑性1.定义：金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。2.测定方法：拉伸试验3.意义：塑性大的材料，容易进行锻压、轧制。4.塑性指标（1）断后伸长率：拉伸试样拉断后的标距伸长与原始标距的百分比，A/A11.3。（2）断面收缩率：拉伸试样拉断后颈

4、缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，Z。硬度硬度1.定义：金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。2.测定方法：压入法、划痕法、回弹高度法。3.意义：硬度越大，耐磨性越大。4.分类（1）布氏硬度（HBW）A.原理：硬质合金球B.标注方法：硬度值+HBW+压头直径、试验力大小、试验力保持时间，例：150HBW10/1000/30C.特点：测量值较准确，数据稳定，压痕较大，不宜测量太小或太薄的试样，主要测原材料的硬度，如铸铁、非铁金属、半成品。（2）洛氏硬度（HR）A.原理：锥角为120的金刚石圆锥体或直径为1.5875的球B.标注方法：硬度值+HR+标尺C.特点：准确

5、性较差，压痕小，常用来直接检验成品或半成品。（3）维氏硬度（HV）A.原理：相对面夹角为136的正四棱锥体金刚石B.标注方法：硬度值+HV+试验力大小、试验力保持时间C.特点：适用于零件表面层硬度的测试，结果准确可靠，对试样表面质量要求高，效率低。韧性韧性1.定义：金属材料在断裂前吸收变形能量的能力。2.测定方法：夏比摆锤冲击试验3.意义：测量零件抵抗冲击载荷的能力。4.温度对韧性的影响（1）一般情况下，金属材料的韧性随着温度的降低而降低。（2）冷脆转变：当温度降至某一数值时，金属材料由韧性断裂变为脆性断裂。疲劳强度疲劳强度1.疲劳现象（1）载荷形式 静载荷 冲击载荷 交变载荷（循环载荷）（2

6、）金属材料的疲劳：零件在低于零件材料屈服强度或规定延伸强度循环应力作用下，经过一定工作时间后突然断裂的现象。（3）疲劳断裂特点：不产生明显的塑性变形，断裂突然发生，有很大危险性。2.疲劳强度（1）定义：金属材料在循环应力作用下能经受无限多次循环而不断裂的最大应力。（2）影响条件：金属材料的疲劳强度随着抗拉强度的提高而提高。（3）-N曲线（：循环应力，N：循环次数） 意义：反映金属材料的实际服役过程。钢铁材料的循环基数N=107，对非铁金属循环基数N=108。刚性刚性1.定义：金属材料或结构在受力时抵抗弹性变形的能力。2.意义：材料或结构弹性变形难易程度。3.复习概念 弹性变形：外力消失后，物体形状随之复原。 塑性变形：外力消失后，物体形状不能复原。总结总结强度 塑性硬度 韧性 刚度疲劳强度定义测定方法意义指标抵抗永久变形和断裂断裂前，不可逆永久变形抵抗局部变形（压痕、划痕、塑性变形）断裂前吸收变形能量的能力抵抗弹性变形的能力在循环应力作用下，不断裂的最大应力拉伸试验机械零件选材和设计的依据（屈服强度）塑性越大，越容易进行锻压、轧制硬度越大