1、金屬材料的力學性能金屬加工金屬加工01金屬材料性能概述02力學性能指標Contents內容大綱內容大綱第 節金屬材料性能概述金屬材料性能概述1 11.1.金屬材料的性能金屬材料的性能1.金屬材料的性能：使用性能、工藝性能。（1）使用性能：金屬材料為保證機械零件或工具正常工作應具備的性能。使用過程中表現出來的特性。 包括：力學性能、物理性能、化學性能。（2）工藝性能：金屬材料在制造機械零件或工具的過程中，適應各種冷、熱加工的性能。材料制成成品的難易程度。2.2.金屬材料的力學性能金屬材料的力學性能（1）定義：金屬在外力（載荷）作用下表現出來的性能。（2）評價指標：強度、塑形、硬度、韌性、疲勞強度

2、、剛性。（3）作用：評價金屬材料質量的主要依據，金屬構件設計時，選材和進行強度計算的主要依據。（4）內力：物體受外力作用后導致物體內部之間產生的相互作用的力。（5）應力：單位面積上的內力（N/mm2或Mpa).（6）應變：外力所引起的物體原始尺寸或形狀的相對變化。3.3.拉伸試驗拉伸試驗（1）定義：用靜（緩慢）拉伸力對試樣進行軸向拉伸，通過測量拉伸力和伸長量來測定試樣強度、塑形等力學性能的試驗。（2）試驗方法：使用短圓柱形比例拉伸試樣，得到力伸長曲線。（3）低碳鋼力伸長曲線：oe：彈性變形階段 op：彈性變形 pe：塑性變形es：屈服階段 屈服現象sb：變形強化階段 冷變形強化bk：頸縮與斷裂

3、階段 頸縮現象 極限拉伸力第 節力學性能指標力學性能指標2 2強度強度1.定義：金屬材料抵抗永久變形和斷裂的能力。2.測定方法：拉伸試驗3.意義：大多數機械零件選材和設計的依據4.強度指標（1）屈服強度：在拉伸試驗過程中拉力不斷增加的情況下，拉伸試樣仍然能繼續伸長時的應力，ReH、ReL。（2）抗拉強度：拉伸試驗拉斷前所承受的最大標稱拉應力，Rm。塑性塑性1.定義：金屬材料在斷裂前發生不可逆永久變形的能力。2.測定方法：拉伸試驗3.意義：塑性大的材料，容易進行鍛壓、軋制。4.塑性指標（1）斷后伸長率：拉伸試樣拉斷后的標距伸長與原始標距的百分比，A/A11.3。（2）斷面收縮率：拉伸試樣拉斷后頸

4、縮處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，Z。硬度硬度1.定義：金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力。2.測定方法：壓入法、劃痕法、回彈高度法。3.意義：硬度越大，耐磨性越大。4.分類（1）布氏硬度（HBW）A.原理：硬質合金球B.標注方法：硬度值+HBW+壓頭直徑、試驗力大小、試驗力保持時間，例：150HBW10/1000/30C.特點：測量值較準確，數據穩定，壓痕較大，不宜測量太小或太薄的試樣，主要測原材料的硬度，如鑄鐵、非鐵金屬、半成品。（2）洛氏硬度（HR）A.原理：錐角為120的金剛石圓錐體或直徑為1.5875的球B.標注方法：硬度值+HR+標尺C.特點：準確

5、性較差，壓痕小，常用來直接檢驗成品或半成品。（3）維氏硬度（HV）A.原理：相對面夾角為136的正四棱錐體金剛石B.標注方法：硬度值+HV+試驗力大小、試驗力保持時間C.特點：適用于零件表面層硬度的測試，結果準確可靠，對試樣表面質量要求高，效率低。韌性韌性1.定義：金屬材料在斷裂前吸收變形能量的能力。2.測定方法：夏比擺錘沖擊試驗3.意義：測量零件抵抗沖擊載荷的能力。4.溫度對韌性的影響（1）一般情況下，金屬材料的韌性隨著溫度的降低而降低。（2）冷脆轉變：當溫度降至某一數值時，金屬材料由韌性斷裂變為脆性斷裂。疲勞強度疲勞強度1.疲勞現象（1）載荷形式 靜載荷 沖擊載荷 交變載荷（循環載荷）（2

6、）金屬材料的疲勞：零件在低于零件材料屈服強度或規定延伸強度循環應力作用下，經過一定工作時間后突然斷裂的現象。（3）疲勞斷裂特點：不產生明顯的塑性變形，斷裂突然發生，有很大危險性。2.疲勞強度（1）定義：金屬材料在循環應力作用下能經受無限多次循環而不斷裂的最大應力。（2）影響條件：金屬材料的疲勞強度隨著抗拉強度的提高而提高。（3）-N曲線（：循環應力，N：循環次數） 意義：反映金屬材料的實際服役過程。鋼鐵材料的循環基數N=107，對非鐵金屬循環基數N=108。剛性剛性1.定義：金屬材料或結構在受力時抵抗彈性變形的能力。2.意義：材料或結構彈性變形難易程度。3.復習概念 彈性變形：外力消失后，物體形狀隨之復原。 塑性變形：外力消失后，物體形狀不能復原。總結總結強度 塑性硬度 韌性 剛度疲勞強度定義測定方法意義指標抵抗永久變形和斷裂斷裂前，不可逆永久變形抵抗局部變形（壓痕、劃痕、塑性變形）斷裂前吸收變形能量的能力抵抗彈性變形的能力在循環應力作用下，不斷裂的最大應力拉伸試驗機械零件選材和設計的依據（屈服強度）塑性越大，越容易進行鍛壓、軋制硬度越大