1、1）屈服平臺或不連續塑性變形對應的應力稱為屈服強度。2）形變強化段試樣所能承受的最大應力稱為抗拉強度。3）試樣中某處突然變小，發生所謂的“頸縮”現象。4）脆性是指材料在斷裂前不產生塑性變形的性質。5）塑性表示材料在斷裂前發生永久變形的性質。6）材料的強度是指材料對塑性變形和斷裂的抗力。7）材料的塑性大小表示材料斷裂前發生塑性變形的能力（可用伸長率和斷面收縮率表示）。材料脆性的大小可用材料的彈性模量和脆性斷裂強度表示。8）材料的韌性指斷裂前單位體積材料所吸收的變形能和斷裂能，即外力所做的 功。包括三部分能量：彈性變形能、塑性變形能、斷裂變形能。玻璃態9）高分子高彈態-粘流態高分子拉伸曲線：（ 應

2、力與應變成正比直至斷裂。Tb （脆化溫度），T （玻璃化溫度）出現屈服點后應力下降。略低T，應變增加，直至斷裂 T，無屈服點，應變很大。5.2材料的其他力學試驗1）彎曲試驗三點彎曲試驗時：試樣總在最大彎矩附近處斷裂。四點彎曲試驗時：在兩加載點間，試樣受到等彎矩的作用，試樣通常在該長度內 的組織缺陷處發生斷裂，因此能較好地反映材料的性質，結果較準確。指標：撓度、抗彎強度。陶瓷材料拉伸試驗困難，通常采用彎曲試驗，用抗彎強度表征力學性能彎曲試驗不能測試高塑性材料，可測脆性材料、陶瓷、灰鑄鐵及硬質合金。2）壓縮試驗常用于測定脆性材料。塑性材料壓縮時只發生壓縮變形而不斷裂，壓縮曲線一直 上升。指標：抗壓

3、強度、相對壓縮率、相對斷面擴張率。試樣高徑比越大，抗壓強度越低。端面需光滑平整，相互平行，減小摩擦。3）扭轉試驗可用于測定在拉伸時表現為脆性的材料，如淬火低溫回火鋼的塑性。扭轉曲線不出現拉伸時的頸縮現象，因此可用此測定高塑性材料的變形抗力和 變形能力。可明確區分材料的斷裂方式，正斷或切斷：對于塑性材料，斷口與試樣軸線垂 直，斷口平整并有回旋狀塑性變形痕跡，這是由切應力造成的切斷。對于脆性材 料，斷口約與試樣軸線呈45o，斷口呈螺旋狀；木材、帶狀偏析嚴重的合金板材 扭轉斷裂時可能出現層狀或木片狀斷口。指標：扭轉比例極限、切變模量、扭轉屈服強度。但扭轉很難測定材料的微量塑性變形抗力。5.3彈性變形

4、1）材料的彈性是指在外力作用下發生變形，外力去除后變形消失的性質，這種 可恢復的變形就稱為彈性變形。”應力與應變成正比金屬、陶瓷.應力與應變非線性橡膠（高彈態高分子）2）彈性變形的本質是晶體點陣內的原子具有抵抗相互分開、接近或剪切移動的 性質。3）高分子的高彈態高分子的彈性變形量很大，小變形時，應力與應變符合胡克定律，變形由分子鏈 內鍵長和鍵角發生改變產生，為普彈變形。高彈變形是在外力下，原先卷曲的鏈沿受力方向逐漸伸展產生，伸展長度和應力 不成線形關系。當外力去除后，由于分子鏈之間力的作用，分子鏈又回復全卷曲 狀態。4）彈性指標a彈性模量表明了材料對彈性變形的抗力，代表了材料的剛度。也反映了材

5、料內 原子的鍵合強度。彈性模量是材料最穩定的力學性能參數，對成分和組織的變化 不敏感。a彈性極限是材料發生最大彈性變形時的應力值。a彈性比功是材料吸收變形功而又不發生永久變形的能力。W =1/2 =二螺旋彈簧除材料的彈性外，其螺旋結構使變形量均勻分布e e e 2 E到材料上，因此彈簧能承受更大的彈性變形量。5）彈性不完整性現象：應變滯后于應力。原因：組織不均勻，各品粒應變不均勻。彈性后效與內耗：加載時應變落后于應力而和時間有關的現象稱為正彈性后效，卸載時應變落后于 應力的現象稱為反彈性后效。加載線與卸載線不重合而形成封閉回線，稱為彈性滯后，封閉回線為彈性滯后環。 有部分變形功被材料所吸收，為

6、材料的“內耗”。大小由回線面積表示。常用于 樂器。小提琴的弦：內耗小；車床床身：內耗大-吸震。包申格效應：金屬材料預先經少量塑性變形后再同向加載，彈性極限升高，反 向加載則彈性極限降低。其機理與位錯運動所受阻力有關。一后果：交變應力作用（疲勞），彈性極限下降一軟化。一好處：高速離心處理、軋制時來回交替運動。6）超彈性材料超彈性定義：材料在外力作用下產生遠大于其彈性極限時的應變量，外力去 除自動恢復其變形的現象。原因：馬氏體相變，形狀記憶。溫度誘發相變，應力誘發相變。5.4材料的塑性1） 塑性變形方程：廣K （氣）n K為強度系數，n為形變強化系數。n是材 料的加工硬化性指標，可用來表征金屬材料

7、在均勻塑性變形階段的變形。n越小 變形強化能力越弱。應力增加時，往往應變的速率也會相應增加。應變速率敏感性： T= K（氣弗 T是應變速率敏感性，m是應變速率敏感指數；K是常數。 m=1為粘性固體，m越大，拉伸時抗縮頸能力越強，m=0表示材料無應變速率 敏感性。2）塑性指標：有伸長率和斷面收縮率。若材料的伸長率大于斷面收縮率，則該 材料只有均勻塑性變形而無頸縮現象，是低塑性材料，反之為高塑性材料。3）塑性變形機理金屬材料中存在位錯，金屬塑性變形的本質是位錯在外力的作用下發生滑移和孿 生。滑移系越多，越容易發生塑性變形。使位錯產生滑移所需的分切應力為臨界分切 應力。率生：切變后已變形區的晶體取向

8、與未變形區的晶體取向成鏡面對稱關系。孿生 可改變晶體取向，使晶體的滑移系由原先難滑動的取向轉到易于滑動的取向，孿 生對塑性變形直接作用下但間接作用大。孿生變形量小，但可改變位錯滑移方向。高分子塑性變形是由于分子鏈團的運動產生的，即粘性流動。剪切帶和銀紋是玻 璃態高分子局部塑性變形的兩種形式。銀紋垂直于應力方向，它是由于高分子在 塑性伸長時局部區域內產生大量的空穴引起的。空穴折射率不同造成全反射，但 銀紋與裂紋不同，裂紋是空的，銀紋中含有40%左右空穴。多晶體除位錯外，還存在晶界的移動和晶粒的轉動等，發生在高溫蠕變、超塑性 等現象中。4）在載荷不增加或在某一載荷附近波動的情況下，試樣繼續伸長變形

9、，這便是 屈服現象。屈服強度的大小反映了材料對起始塑性變形的抗力。材料在變形前可動位錯密度很小隨塑性變形的發生，位錯能快速增殖位錯運動速率與外應力有強烈的依存關系應變速率 =如y b為柏氏矢量，p為位錯密度，v為位錯運動平均速率。位錯運動速率取決于應力的大小。所以：要提高v就要較高的應力，這就是上屈 服點。一旦塑性變形產生，位錯大量增殖，p增加，位錯運動速率必須下降，相 應的應力也就突然降低，形成了下屈服點。此后大量位錯中某些位錯在切應力的 作用下滑移，產生變形，當它們的運動受阻時，另一些位錯在力的作用下開始運 動，繼續產生變形，由此形成了鋸齒狀曲折線段。5）形變強化：其機理是金屬在外力的作用

10、下通過位錯的滑移、孿生產生變形。 由于大量的位錯之間發生交互作用，位錯的滑移受阻，要讓位錯繼續滑移，使金 屬產生進一步的變形，就必須有更大的應力作用于材料。材料有阻止繼續塑性變形的抗力，即形變強化性能。形變強化指數n大，塑性變形均勻，可防止局部塑變導致構件失效。因為局部塑變強化，防止進一步塑變。6）材料的強化金屬塑性變形的本質是位錯的運動。金屬的強化機理是如何使位錯難以運動 阻力有：Q點陣阻力位錯間交互作用產生的阻力位錯與其他晶體缺陷交互 作用的阻力1固溶強化：溶質原子與位錯之間產生交互等阻礙作用。2第二相強化：第二相質點周圍形成應力場阻礙位錯。材料的強化 3晶粒細化強化：位錯運動須克服晶界阻

11、力，位錯在晶界附近塞 積，造成應力集中，激發相鄰晶粒位錯源開動引起宏觀屈服應變。4相變強化：可通過處理獲得高位錯滑移阻力的組織結構而強化。 P 5無缺陷強化：如晶須等，制造少缺陷或無缺陷材料。高分子可加入纖維、無機顆粒強化，形成交聯作用，力的傳遞。，還可復合強化。 陶瓷強度高，只有彈性變形而無塑性變形，更多的是對其增韌而非強化。5.5材料的蠕變1）金屬的蠕變是指在恒定的作用力下，即使應力低于彈性極限，也會發生緩慢 塑性變形的現象，它是高溫與應力對金屬共同作用的結果。高溫是指（0.4-0.5）T的溫度。蠕變曲線：分為過渡蠕變段、穩態蠕變段（蠕變速率是高溫材料一個重要力 學性能指標）、加速蠕變段。

12、當溫度或應力很小時，穩態蠕變段會很長。2）蠕變變形機理：方式：Q位錯滑移：高溫下位錯通過熱激活和空位擴散來克服某些短程障礙使變形不 斷產生，即軟化。而塞積為強化。穩定時強化和軟化同時發生，速率保持一定。 晶界滑動：高溫時晶界原子容易擴散，因此晶界受力易產生滑動，促進蠕變空位擴散：在無力作用時，空位移動無方向性，拉力時空位會流動，擴散蠕 變在金屬接近熔點、應力較低的情況下進行。3）高溫變形指標：蠕變極限（高溫長期載荷作用下材料的塑性變形抗力）、松弛極限（總應變保持 不變而應力隨時間自行降低的現象為應力松弛，原因是時間增加，一部分彈性變 形轉變為塑性變形）、持久長度4）高分子粘彈態：粘性流動的內在

13、原因是高分子中分子間沒有化學交聯的線形 高分子產生分子間的相對滑移。粘彈性分為靜態粘彈性（固定應力下表現蠕變和 應力松弛）和動態粘彈性（周期應力下的力學行為）。5）超塑性是多晶材料在斷裂前各向同性地顯示極高拉伸伸長率的能力。大的變形能力材料的超塑性 確定壓頭直徑。HBS :壓頭為淬火鋼球 HBW :壓頭為硬質合金鋼球。Q150HBS10/100/10表示10mm直徑淬火鋼球加壓100kgf，保持 10s。優點：分散性小，重復性好。不受個別相和不均勻影響。缺點：不宜進行無損測定，不能測定薄壁件或表面硬化層的硬度，不能測大件，壓痕直徑測定時間長，效率低。3）洛氏硬度直接測量壓痕深度，并以壓痕深淺表

14、示材料的硬度。洛氏硬度：Q分HRA、HRB直徑為1.588（鋼球為壓頭）、HRC直徑為1.588金剛石壓頭，HRC= （0.2-e） /0.02, e=h -h 先加初載荷，再加主載荷，之后卸除主載荷。優點：簡單迅速，效率高，對試樣表面損傷小，可用于成品檢驗。Q缺點：重復性差，精度低。對成分不均勻敏感，重復性差。表面層硬度：表面硬度計（滿足薄零件或鍍層）。可測滲層。4）維氏硬度：QHV=0.1891F/d2 d=（d + d ）/2。i 2不知厚度時，載荷從小到大進行試驗。Q金剛石四方角錐體壓頭，表示方法與HB 一樣。優點：測量范圍寬，能更好地測定薄件或膜層的硬度，精度高。 缺點：操作不方便。5）顯微維氏硬度（HV）和努氏硬度（HK）：測定微小部件或極小區域內的物質， 以及陶瓷等脆性材料。顯微維氏硬度實際上是小載荷的維氏硬度。努氏（HK）為金剛石長菱形壓頭。6）肖氏硬度又叫回跳硬度，測定原理是將一定質量的具有金屬石圓頭或鋼球的 標準沖頭從一定高度h0自由下落到試樣表面，回跳到h。硬度值大小取決于材