4－1金属材料的力学性能

第四章金属材料及其热处理第一节金属材料的力学性能【学习目标】1．了解金属材料力学性能的主要指标和符号。2．了解屈服点（屈服强度）、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率的计算方法。3．了解布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度试验的应用。一、力学性能的有关概念1.载荷金属材料在加工和使用过程中所受的作用力称为载荷（或称负载、负荷）。静载荷、冲击载荷和交变载荷2．内力、应力材料内部的一部分对另一部分的作用力称为内力单位面积上的内力称为应力σ（N/mm2或MPa）3.杆件的基本变形拉伸与压缩剪切扭转弯曲二、力学性能指标拉伸试验:长试样:L0=10d0

短试样:L0=5d0；L0—试样长度，d0—试样直径拉伸曲线(力—伸长曲线)弹性变形阶段;屈服阶段;强化阶段缩颈阶段视频力—伸长曲线1.强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形或破坏的能力（１）屈服强度屈服强度是指在拉伸试验过程中载荷不增加（保持恒定）的情况下，拉伸试样仍然能继续伸长（变形）时的应力

（2）抗拉强度抗拉强度又称抗拉极限、断裂极限，指材料断裂前所能承受的最大抵抗应力,用符号Rm表示

2．塑性塑性是金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力（1）断后伸长率拉伸试样拉断后的标距伸长量与原始标距的百分比称为断后伸长率，用符号A或A11.3表示

（2）断面收缩率断面收缩率是指拉伸试样拉断后颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用Z表示3．硬度硬度是指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。它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标（1）布氏硬度原理是用一定直径的硬质合金球，以匹配的试验力压入试样表面，保持规定的时间后，卸除试验力，测量试样表面的压痕直径d，然后根据压痕直径计算其硬度值的方法

布氏硬度符号HBW例:150HBW10/1000/30

布氏硬度试验情况动画演示（2）洛氏硬度洛氏硬度试验是用锥角为120°的金刚石圆锥体或直径为1.5875mm的球（钢球或硬质合金球）作为压头，加上定载荷（载荷先后两次施加），使压头压入试样表面，根据压痕深度确定其硬度值A、B、C三种标尺

标尺压头初试验力/N主试验力适用测试材料有效值HRA120°的金刚石圆锥体98.07kg490.3kg硬质合金、表面淬火钢20～95HRBW直径为1.5875mm的球98.07kg882.6kg退火钢、非铁金属10～100HRC120°的金刚石圆锥体98.07kg1373kg一般淬火钢件20～70（3）维氏硬度将相对面夹角为136°的正四棱锥体金刚石作为压头，在规定的试验力F作用下，压入试样表面，保持规定时间后，卸除试验力，测出压痕的对角线长度后，查表得出维氏硬度值例:640HV30表示用30kgf试验力，保持10～15s时测得的维氏硬度值是640。

加载前

加载

动画演示

卸载4．韧性韧性又称冲击韧性，是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的的能力，用冲断试样所吸收的功来表示k=G(H-h)5．疲劳强度金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限

一般试验时规定，钢在经受107次、有色金属经受108次交变载荷作用时不产生断裂的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力，所得的疲劳强度用R-1表示。疲劳断裂与静载荷断裂不同，不论是塑性材料还是脆性材料，疲劳断裂都是突然发生的，会造成很严重事故美西南航空

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事故原因思考与练习1.什么是金属材料的力学性能？它包括哪些性能指标？2.简述低碳钢的拉伸试验，绘制其力－伸长曲线，说明其各阶段。3.有一直径为10mm的低碳钢短试样，做拉伸试验，当载荷增加到21980KN时产生塑性变形，当载