金属材料的力学性能

时间：2025-06-10

金属材料的力学性能课件

第1章金属材料及其热处理1.1 金属材料的性能金属材料的性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性能、物理性能、化学性能及工艺性能。 1.1.1 金属材料的力学性能(机械性能)

指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。

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1.1 金属材料的性能

材料的拉伸曲线1、oe段：直线、弹性变形 2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形 3、s s’段：水平线(略有波动)明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长。 4、s’b曲线：弹性变形+均匀塑性变形 5、b点：出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，拉伸力达到最大值，试样即将断裂。

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1.1 金属材料的性能

1.金属材料的强度指金属材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 1、屈服点材料在拉伸过程中，载荷不变而试样伸长量却在继续增加时的应力。

σ2、抗拉强度

s = Fs /A0

(MPa)

Fs:试样产生屈服时所承受的最大载荷(N) A0 :试样的原始横截面积(mm2)

σ σ

r0.2

金属材料在拉断前所能承受的最大应力。b=

Fb /A0 (MPa)

Fb:试样在拉断前所承受的最大载荷(N) A0 :试样原始横截面积(mm2)

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1.1 金属材料的性能

2.金属材料的塑性指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标：延伸率δ和断面收缩率Ψ 。

1、延伸率δ指试样拉断后标距的增长量与原始标距之比。

δ=(L1-L0)/L0 x 100% 2、断面收缩率Ψ

L1:试样拉断时的长度。

L0:试样的原始长度；

指试样拉断处横截面积的缩减量与原始横截面积之比。

Ψ =(A0-A1)/A0 x 100%

A0:试样的原始横截面积。

A1:试样断裂处的横截面积。

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1.1 金属材料的性能

3.金属材料的硬度定义：指金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。即金属材料在局部体积范围内抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力。它是衡量材料软硬程度的指标。硬度的测试方法 (1)布氏硬度法 (2)洛氏硬度法 (3)维氏硬度法

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1.1 金属材料的性能

①布氏硬度1、布氏硬度试验(布氏硬度计)原理:用一定直径的球体(淬火钢球或硬质合金球)在一定压力下压入试样表面，并保持压力至规定时间后卸载，测量材料表面压痕直径，载荷与压痕表面积的比值，即为布氏硬度值HB,(也即球面压痕单位面积上所承受的平均应力)。

布氏硬度计

2、布氏硬度值如：120HBS (淬火钢球为压头) 500HBW (硬质合金球为压头)

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1.1 金属材料的性能

3、优缺点(1)测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料(铸铁) (2)可测的硬度值不高

(3)不适于测试成品与薄件(4)

测量费时，效率低

4、测量范围用于测量灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等.

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1.1 金属材料的性能

②洛氏硬度1、洛氏硬度试验原理: 用锥顶角为120°的金刚石圆锥体或一定直径的淬火钢球为压头，在规定载荷作用下压入被测金属表面，经规定时间后卸载，根据压痕深度来确定其硬度值，用符号HR表示。

2、洛氏硬度值如：50HRC

用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读出。

洛氏硬度试验原理洛氏硬度计

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1.1 金属材料的性能硬度标尺 A B C 硬度符号 HRA HRB HRC 压头类型 120°金刚石圆锥体 Φ1.588mm钢球 120°金刚石圆锥体总载荷 /N 588.4 980.7 1471 测量范围 70~85HRA 20~100HRB 20~67HRC 应用举例碳化物、硬质合金、表面淬火钢等软钢、灰铸铁、退火钢、有色金属等一般淬火钢、调质钢等

3、优缺点(1)试验简单、方便、迅速 (2)压痕小，可测成品，薄件;测试的硬度值范围大 (3)数据不够准确，应测三点取平均值 (4)不应测组织不均匀材料，如铸铁。

4、测量范围用于测量淬火钢、硬质合金等材料.

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1.1 金属材料的性能

③维氏硬度1、维氏硬度试验原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，在较小的规定载荷作用下(49.03-980.07N)压入试样表面，测出压痕对角线长度d,计算压痕表面积，求出压痕表面积上平均压力，用HV表示。

2、维氏硬度值用单位面积上所承受的平均应力表示。如：

640HV。 3、优缺点(1)测量准确，应用范围广(硬度从极软到极硬)

(2)可测成品与薄件(3)试样表面要求高，费工。

维氏硬度试验原理

4、测量范围常用于测薄件、镀层、表面淬硬层、化学热处理后的表层等。

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1.1 金属材料的性能