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第 1 章金属材料的力学性能 1.1 金属材料力学性能的主要指标 1.1.1 强度、刚度与塑性 1.1.2 硬度 1.1.3 冲击韧性 1.1.4 疲劳强度 1.1.5 金属材料的断裂韧度 1.2 常用力学性能指标在选材中的意义 刚度与弹性 1.2.2 1.2.1 硬度和强度 1.2.3 塑性和冲击韧性 1.2.4 断裂韧度 1.2.5 材料强度、塑性与韧性的合理配合

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1. 金属材料常用 的力学性能指标 及意义

及意义 1. 掌握力学性能指标及意义 2. 了解拉伸实验过程及相关指标概念和意义。

3. 了解各种硬度实验测试方法和应用范围。 4. 了解冲击实验方法和所测指标的意义。

第 1 章

第 1 章金属材料的力学性能

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金属材料的性能是指用来表征材料在给定外界条 件下的行为参量，包括使用性能和工艺性能。 使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来 的性能。 如：力学性能、物理性能、化学性能

工艺性能：是指制造工艺过程中材料适应加工的性能 如：铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性 热处理工艺性

第 1 章 4

1.1 金属材料力学性能的主要指标

由于多数机械零件是在常温、常压、非强烈腐 蚀性介质中工作，而且在使用过程中受到不同性质 载荷（外力）的作用，所以设计零（构）件、选用 材料、鉴定工艺质量时大多以力学性能为主要依据

外力形式：拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等。

载荷形式：静载荷、冲击载荷、交变载荷等。

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1.1.1 强度、刚度与塑性

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金属材料在外力作用时表现出来的性 力学性能 — 能。 1.1 金属材料力学性能的主要指标 指标 ： 强度、刚度、硬度、塑性、韧性等。 1.1.1 强度、刚度与塑性 静载单向静拉伸实验

标准拉伸试样：长试样 L 0 =10d 0 短试样 L 0 =5d 0 应力（ σ ）：单位横截面积的内力

1.1.1 强度、刚度与塑性 第 1 章

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静载单向静拉伸应力 ―― 应变曲线

第 1 章

1.1.1 强度、刚度与塑性

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静载单向静拉伸应力 ―― 应变曲线 分析拉伸实验： oe 弹性变形阶段 csd 屈服阶段 db 强化阶段 bk 缩颈阶段 k 试样断裂

第 1 章

1.1.1 强度、刚度与塑性

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1 、强度 金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。 单位 : MPa(MN/mm² )

（ 1 ）弹性极限 σe σe=Fe/So （ MPa ） 材料拉伸时保持弹性变形，不发生永久变形的最大应力。 （ 2 ）屈服极限 σs （屈服强度或屈服点） σs=Fs/So （ MPa ） 金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。 条件屈服强度 σ0. 2

规定残余伸长率为 0. 2% 时的应力值。 ( △ L=0.2%LO ) 用于无屈服点的中高碳钢，脆性材料：灰口铸铁。

第 1 章

1.1.1 强度、刚度与塑性

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σb=Fb/So （ 3 ）抗拉强度 σb （强度极限） （ MPa ）

是试样被拉断前的所能承受的最大应力 材料抵抗外力而不致断裂的最大应力值

σ s 与 σ b 的比值。 屈强比 —

屈强比愈小，工程构件的可靠性愈高，

屈强比太小，则材料强度的有效利用率太低。

2 、刚度 表示材料抵抗弹性变形的能力。

第 1 章

1.1.1 强度、刚度与塑性

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弹性模量 E— 是衡量材料产生弹性变形难易程度的指 标。

E=σ/ε 弹性模量 , 应力应变的比值。单位 MPa

E 愈大，刚度越大，弹性变形越不容易进行。

3. 塑性 材料在断裂前发生塑性变形的能力

断后伸长率

断面收缩率