机械制造基础机械工程学院教师：张玲

系部：机械工程学院

教师：张玲

机械制造基础第二节

硬度第一节

强度和塑性第三节

冲击韧度第四节

疲劳强度本章主要内容第一节

强度与塑性一、强度：

所谓强度，是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。图1.1圆形拉伸试样b)a)力一伸长曲线

图1.2低碳钢力-伸长曲线△L/mm强度指标应力屈服强度弹性极限抗拉强度

强度指标是用应力值来表示的。单位截面积上的内力，称为应力，用符号σ表示。

应力：

金属材料能保持弹性变形的最大应力，

用σe表示。

弹性极限

使材料产生屈服现象的最小应力，用σs表示

抗拉强度

试样断裂前能够承受的最大应力，称为抗拉强度，用σb表示。

屈服强度

金属材料的载荷作用下，断裂前材料发生不可逆久变形的能力称为塑性。二、塑性

试样拉伸断裂时的绝对伸长量与原始长度值的百分率，用符号δ表示

2.断面收缩率

试样拉断后，试样断口处横截面积的缩减量与原始横截面积之比值的百分度，用符号ψ表示。

1.伸长率第二节硬度一、布氏硬度二、洛氏硬度三、维氏硬度

可用硬度试验机测定，常用的硬度指标有布氏硬度HBW、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度HV。

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

。

2.标注

３.应用

1.原理一、布氏硬度P—试验力（N）；d—压痕平均直径（mm）；D—硬质合金球直径（mm）1.原理图1.3布氏硬度原理图

当压头为淬火钢球时，用HBS表示，适合于布氏硬度值在450以下的材料；

当压头为硬质合金球时，用HBW表示，适合于布氏硬度值为450-650的材料。3.应用2.标注

布氏硬度试验常用来测定原材料、半成品和性能不均匀材料（如铸铁）的硬度。

2.常用洛氏硬度标尺及适用范围

3.试验优缺点

1.原理二、洛氏硬度图2.4洛氏硬度试验原理

1.原理2.常用洛氏硬度标尺及适用范围

硬度符号所用压头总试验力F/N适用范围①HR应用范围HRA金刚石圆锥

588.420—88碳化物、硬质合金、淬火工具钢、浅层表面硬化钢HRBφ1.588mm钢球

980.720—100软钢、铜合金、铝合金、可锻铸铁HRC金刚石圆锥147120--70淬火钢、调质钢、深层表面硬化钢3.试验优缺点

操作简单迅速，效率高，直接从指示器上读出硬度值；压痕小，故可直接测量成品或较薄工件的硬度；对于HRA和HRC采用金刚石压头，可测量高硬度薄层和深层的材料。

优点：

由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。

缺点

2.常用试验力及其适用范围

3.试验优缺点1.原理三、维氏硬度维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示，符号HV。

1.原理图1-5维氏硬度试验原理示意图2.常用试验力及其适用范围

维氏硬度试验适用范围宽，尤其适用测定金属镀层、薄片金属及化学热处理的表面层（渗碳层、渗氮层等）硬度，其结果精确可靠。维氏硬度试验所用试验力视其试样大小、薄厚及其他条件，可在49.03—980.7N的范围内选择试验力。

3.试验优缺点

优点：

与布氏、洛氏硬度试验比较，维氏硬度试验不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束；也不存在压头变形问题，压痕轮廓清晰，采用对角线长度计量，精确可靠，硬度值误差较小。

其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。

缺点：冲击韧度：一、概念二、冲击试验三、冲击韧度指标加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。2.冲击韧度1.冲击载荷金属抵抗冲击载荷而不破坏的能力。

一、概念1.原理

试样缺口有U和V两种2.试样二、冲击试验目前常用一次摆锤冲击弯曲试验来测定金属材料的韧度,其试验原理如图2.6所示。图1-6摆锤式冲击试验示意图

a）试样安放位置b）冲击示意图

图1-7冲击试验原理

a）b）三、冲击韧度指标冲击韧度值分别以αKU和αKV表示。α

KV值越大，材料的冲击韧度越好;

αKV值越小，材料的冲击韧度越差。第四节

疲劳强度一、概念：1、交变载荷2、金属的疲劳3、疲劳强度二、疲劳曲线与疲劳极限

在交变载荷作用下经过长时间工作发生的破坏现象。2.金属的疲劳

大小和方向随时间作用期性变化的载荷。1.交变载荷

材料在无数次交变载荷作用下而不破坏的最大应力。在对称弯曲循环载荷作用下的疲劳强度用σ-1表示。3.疲劳强度2.材料经受相当循环周次不发生断裂的最大应力称为