机械工程常用材料及钢热处理
常用钢材热处理参数
常用钢材热处理参数常见的钢材热处理参数包括淬火、回火、退火、正火等。
下面将详细介绍它们的温度范围、保温时间以及应用领域。
1. 淬火（quenching）淬火是指将加热至临界温度以上的钢材迅速冷却至室温或低温的热处理过程。
淬火的目的是增加钢材的硬度和强度。
常见的淬火温度范围为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
钢材的选用因素包括成分、形状和尺寸、要求的性能等。
应用领域包括汽车零部件、工具、刀具等。
2. 回火（tempering）回火是指将淬火后的钢材加热至一个较低的温度范围并持续保温一段时间的热处理过程。
回火使得钢材硬度和强度降低，但同时也提高了其韧性和可塑性。
回火一般在淬火后立即进行。
温度范围通常为150℃到700℃，保温时间则根据要求的性能来确定。
应用领域包括航空航天、机械零部件、轴承等。
3. 退火（annealing）退火是指将钢材加热至足够高的温度并持续保温一段时间，然后缓慢冷却的热处理过程。
退火的目的是消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
退火温度和保温时间的选择依赖于钢材的成分和形状，一般在600℃到800℃之间。
应用领域涉及到钢材的精密加工，如汽车制造、船舶等。
4. 正火（normalizing）正火是指将加热至临界温度以上的钢材空气冷却至室温的热处理过程。
正火可以消除钢材内部的应力，改善它的可加工性和韧性。
正火温度范围一般为800℃到950℃，保温时间通常为数分钟。
应用领域包括汽车零部件、轴承、机械零件等。
此外，还有其他钢材热处理方法如奥氏体化退火、球化退火等针对不同的钢材类型和应用需求的热处理方法。
具体的热处理参数应根据材料的成分、形状和要求的性能来确定，并结合实际生产条件进行调整。
因此，在进行钢材热处理时，需要进行一系列的试验和分析，以确定最佳的处理参数。
工程材料及金属热处理知识
工程材料及金属热处理知识工程材料是指用于机械、建筑、电气等领域的材料。
它们通常需要具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特性。
工程材料可以分为金属材料、非金属材料和复合材料。
金属材料是最常见的工程材料，包括铁、钢、铜、铝、镁等金属以及它们的合金。
金属材料具有良好的导电性、导热性、高强度和塑性。
常见的金属材料处理方法有退火、淬火、回火、冷作等。
其中，淬火是加热金属到一定温度后迅速冷却，目的是增加材料的硬度和强度；回火则是通过再次加热金属来减轻淬火后的内应力，使得金属具有更好的韧性。
非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷等。
它们通常具有较低的密度、化学稳定性、耐腐蚀和绝缘性。
热处理方法主要包括退火、烧结和化学处理。
复合材料是将不同材料组合在一起形成的新材料，如碳纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料等。
这种材料结合了各种材料的优点，因此在许多领域都有广泛的应用。
金属的热处理是一种改变金属结构和性质的方法。
经过热处理，金属可以获得更高的硬度、强度和耐蚀性。
以下是一些金属热处理方法的描述：退火：将金属加热到适当温度，保持一段时间后缓慢冷却。
该方法可使金属软化、去除内部应力，并提高延展性和冲击性能。
淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却。
这会使金属的组织产生变化，从而提高硬度和强度。
回火：通过在较低的温度下将金属加热一段时间，以达到减轻淬火后产生的内部应力的目的。
正火：将金属加热到适当的温度，然后在空气中自然冷却。
这样的过程可以增加材料的硬度和强度。
淬化：使用醇类或水溶液使淬火后的金属变脆，然后在热水中浸泡一段时间来恢复其硬度和强度。
热处理对于工程材料的重要性不言而喻。
能够正确选择和使用热处理方法将有助于确保材料能够耐用、稳定地运行，并具有所需的物理和化学性质。
机械工程材料-3章 钢的热处理
珠光体型转变，在A1～550℃等温； 贝氏体型转变，在550℃～Ms等温； 马氏体型转变，冷却至MS以下。
共析钢等温冷却转变曲线
随着过冷度的增大，奥氏体转 变温度降低，生成的珠光体片层间 距变小。依据片层间距的大小，将 其分别称为珠光体、索氏体、屈氏 体。珠光体片越细，HB↑，Rm↑。
珠光体 符 号：P 等温温度： A1 ~ 650℃ 层片间距：>0.4μm
①钢加热温度由冷却前希望得到的组 织决定。如果希望得到单相奥氏体组织， 需要在Ac3和Accm以上温度加热，过共析钢 如果不希望二次渗碳体全部溶解到奥氏体 中，需要在Ac1和Accm之间温度加热。 ②加热温度越高，保温时间越长，奥 氏体成分均匀，但晶粒越粗大。 ③加热速度越快，相变的过热度增大， 奥氏体实际形成温度越高，生成的奥氏体 晶粒度愈小。 ④生成的奥氏体晶粒大小也与钢的化 学成分和原始组织有关，有的钢晶粒长大 倾向小。
表 面 热处理 化学热处理
渗碳 渗氮 碳氮共渗 渗金属等
3.1 钢的热处理原理
3.1.1 钢在加热时的组织转变
1 钢的组织转变温度
对不同成分和组织的钢，在 进行加热或冷却时，如果加热或 冷却速度非常缓慢，钢的组织变 化规律和铁碳相图一致。
经过PSK线（A1）时，发生 A P 转变 经过GS线（A3）时，发生 A F 转变 经过ES线（Acm）时，发生 A A+Fe3CⅡ
则A1、A3、Acm被称为碳钢固 态平衡组织转变临界温度。
铁碳相图
由于实际加热或冷却不可能非常 缓慢，加热时相变需要具有一定的过 热度，冷却时相变需要具有一定的过 冷度，组织转变才能进行。 习惯上，将碳钢加热时的相变温 度分别标记为Ac1、Ac3、Accm，其冷却 时的相变温度分别标记为Ar1、Ar3、 Arcm。 例如：对亚共析钢，当加热到 Ac1时发生P→A，加热到Ac3时才全部 转变为A；对共析钢当加热到Ac1时发 生P→A；对过共析钢加热到Ac1时发 生P→A，加热到Accm以上时渗碳体才 全部转变为A。
机械工程材料钢的热处理实验报告
实验报告院系：课程名称: 日期:班级: 组号：学号：实验室：专业：姓名：教师签名：实验名称：钢的热处理实验成绩评定：实验仪器材料:箱式电炉若干，洛氏硬度计一台，45钢、T12钢试样若干(直径1.5CM)、淬火水槽-个. 实验目的要求：1.初步掌握普通热处理的基本工艺方法2、掌握成分(含碳量)、工艺（加温温度)对钢组织和性能的影响。
实验原理：热处理是将钢加热到一定温度、经过一定时间的保温，然后以一定速度冷却下来的操作，通过这样的工艺过程钢的组织和性能将发生改变。
普通热处理分为退火、正火，淬火和回火。
钢加热到一定温度保温后缓慢冷却(通常随炉冷却)至500℃以下空冷叫退火，得到接近平衡态的组织。
奥氏体化的钢在空气中冷却叫正火，得到共析铁素体（或渗碳体）加珠光体。
过冷奥氏体快冷(大于临界冷速)叫淬火，得到马氏体组织。
淬火钢再加热到A1以下会发生回火转变，随回火温度的升高分别得到回火马氏体，回火屈氏体和回火索氏体。
随冷却速度赠加，钢的硬度升高。
通常加热、保温的目的是为了得到成分均匀的细小的奥氏体晶粒，亚共析碳钢的完全退火、正火、淬火的加热温度范围是A c3+30~50℃，过失析钢的球化退火及淬火加热温度是A c1 +30~50℃，过共析钢的正火温度是A cⅢ+30~50℃，保温时间根据钢种，工件尺寸大小，炉子加热类型等由经验公式决定。
表格 1 碳钢普通热处理的加热温度、冷却方式、组织性能及应用范围表格 2 实验参数设计实验步骤：根据实验对45钢进行正淬火和回火热处理，并测定硬度，分析工艺对钢性能的影响。
结果分析:1.热处理条件加热温度、冷却速度、回温度等)对实验和性能的影响。
答：不同的条件下的材料组织和性能也会有所不同。
机械常用金属材料及热处理
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1．2钢的热处理
1.2.1．退火(tuì huǒ)
1.2.2．正火
1.2.3．淬火
1.2.4．回火
1.2.5．钢的表面热处理
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引子(yǐn zi)——
热处理：将钢在固 态下通过(tōngguò) 加热、保温和不同 的冷却方式，改变 金属内部结构，从 而获得所需性能的 操作工艺，工艺曲 线如图1－4。
焊接性能好——焊缝中 不易产生气孔、夹渣或 裂纹。
焊接性能比较：低碳钢 好，高碳钢和铸铁较差。
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4．切削(qiēxiāo)加工性能
切削加工性能：对工件材料(cáiliào)进行切削 加工的难易程度。
与材料(cáiliào)本身化学成分、金相组织、刀 具几何形状有关。
硬度过高或过低、韧性过大——切削性能较 差。
显然，试样不能在承受此载荷的条件下工作， 这样将导致构件破坏。
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1.1.1.2 塑性(sùxìng)
金属在外力作用(wài lì zuò yònɡ)下产生塑性 变形，其表示：
1）断后伸长率
2）断面收缩率
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1）断后(duàn hòu)伸长率
断后伸长(shēn chánɡ)率：试样拉断后，标距 的伸长(shēn chánɡ)与原始长度的百分比。
热处理工艺相比，退火钢的硬度最低，内应
力可全部消除，可提高刚才冷变形后的塑性。
又由于退火过程中发生重结晶，故可细化晶
粒，改善组织，所以退火可以达到(dá dào)各
个不同的目的。
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退火(tuì huǒ) 正火
25cr2mova热处理工艺
25cr2mova热处理工艺25Cr2MoVA是一种常用的合金结构钢，广泛应用于工程机械、汽车制造和航空航天等领域。
热处理是一种重要的工艺，可以改变钢材的组织结构和性能，提高其硬度、强度和韧性。
本文将介绍25Cr2MoVA钢的热处理工艺及其对材料性能的影响。
热处理是通过加热和冷却过程来改变钢材的组织结构和性能。
25Cr2MoVA钢的热处理工艺包括退火、正火和淬火等步骤。
下面将分别介绍这些工艺的具体步骤和效果。
首先是退火工艺。
退火是将钢材加热到一定温度，然后缓慢冷却到室温。
25Cr2MoVA钢的退火温度一般为850℃-900℃，保温时间根据材料厚度和尺寸而定。
退火能够消除钢材内部的应力，改善其塑性和韧性。
同时，还能够改善钢材的加工性能和热处理后的稳定性。
接下来是正火工艺。
正火是将钢材加热到一定温度，然后冷却到室温。
25Cr2MoVA钢的正火温度一般为900℃-950℃，保温时间通常为30分钟至1小时。
正火能够使钢材的组织结构更加均匀，提高其硬度和强度。
同时，还能够提高钢材的耐磨性和耐蚀性。
最后是淬火工艺。
淬火是将钢材加热到一定温度，然后迅速冷却。
25Cr2MoVA钢的淬火温度一般为850℃-900℃，冷却介质常用水或油。
淬火能够使钢材的组织结构转变为马氏体，提高其硬度和强度。
同时，还能够提高钢材的耐磨性和耐蚀性。
然而，淬火过程中会产生内部应力，容易导致钢材变形或开裂，因此需要进行适当的回火处理来消除应力。
总结起来，25Cr2MoVA钢的热处理工艺包括退火、正火和淬火等步骤。
退火可以消除钢材内部应力，改善其塑性和韧性；正火可以提高钢材的硬度和强度，改善其耐磨性和耐蚀性；淬火可以使钢材的组织结构转变为马氏体，进一步提高其硬度和强度。
然而，在进行热处理时需要控制好温度和时间，避免过度处理导致材料的性能下降。
此外，还需要根据具体的应用要求对热处理工艺进行优化，以获得更好的材料性能。
25Cr2MoVA钢的热处理工艺对其性能具有重要影响。
机械基础复习资料金属材料和热处理含习题答案
第二部分 机械基础第四章 金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。
2．了解：工艺性能的含义。
3．了解：热处理的概念及目的。
4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。
5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。
6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。
7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。
本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。
化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。
如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。
2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。
主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。
（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。
常用的强度是抗拉强度。
工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。
（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。
常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。
伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。
式中，L 0表示试样原长度（mm ），L 1表示试样拉断时的长度（mm ）。
断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A 1）的最大缩减量与原始横截面积（A 0）的百分比。
（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。
目前最常用的硬度是布氏硬度（HB ）、洛氏硬度（HRC 、HRB 、HRA ）和维氏硬度（HV ）。
（4）韧性1o o 100%L L L -=⨯δ010A A 100%A -=⨯ψ韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。
工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。
（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
一般规定，钢铁材料的应力循环次数取108，有色金属取107。
机械工程材料及钢的热处理
常用金属材料
铸铁 碳素钢 合金钢 有色金属材料
常用金属材料
1、铸铁：铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合 金。
性能：具有良好的铸造性、耐磨性、吸振性及 切削加工性能，而且价格低廉，生产设备简单。 因此，它是应用最多的一种金属材料。
高速铣削给落地式铣镗床带来了结构 上的变 化，主 轴箱居 中的结 构较为 普遍， 其刚性 高，适 合高速 运行。 滑枕驱 动结构 采用线 性导轨 ，直线 电机驱 动，这 种结构 是高速 切削所 必需的 ，国外 厂家在 落地式 铣镗床 上都已 采用， 国内同 类产品 还不
多见，仅在中小规格机床上采用线性 导轨。 高速加 工还对 环境、 安全提 出了更 高的要 求，这 又产生 了宜人 化生产 的概念 ，各厂 家都非 常重视 机床高 速运行 状态下 ，对人 的安全 保护与 可操作 性，将 操作台 、立柱 实行全 封闭式 结构， 既安全 又美观 。
回火：将淬火后的工件加热到临界温度 以下，保温一定时间后在空气或水或油 中冷却。
目的：硬度、强度略有降低，但消除了 内应力和脆性。
调质：淬火＋高温回火，可以使钢材获 得良好的综合机械性能。
表面化学热处理
化学热处理是将钢件放在某种化学介质 中，通过加热、保温、冷却的方法使介 质中的某些元素渗入钢件表面，改变了 表面层的化学成分，从而使其表面具有 与内部不同的特殊性能。一般都是使表 面获得高硬度、高疲劳极限，以及耐磨、 防腐蚀性能。
钢的热处理可以改善钢的加工工艺性能、提高 钢的机械性能、增加寿命、耐磨性等。
热处理方法：
1、退火：将钢件加热到临界温度以上20－30
度，经保温一段时间后随热处理炉（或埋入石 灰石、沙中冷却）缓慢冷却至500度以下，然 后在空气中冷却。
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钢的淬火与回火
淬火
是将钢加热至临界点(Ac3或Ac1)以上，保温后以 大于VK的速度冷却，使奥氏体转变成马氏体(或下贝 氏体)的热处理工艺。
回火 是将淬火后的钢加热至A1以下的某一温度后进行冷
却的热处理工艺。
淬火的目的是为了得到马氏体组织。 一般淬火后的钢都要进行回火，才能使钢具有不同的力学性能 。
含碳量越高，焊接性越差。
3.锻造性能——金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不
破裂的能力。
含碳量越高，锻造性越差。
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4.切削加工性：指材料被切削加工成合格零件的难易程度。 包含：刀具耐用度；切削力，切削温度，表面加工质量， 切屑的形状或断屑难易程度。 含碳量太高，切削性差。含碳量太低，切削性也差。
硬度测量能够给出金属材料软硬程度的数量概念 硬度试验简单易行，又无损于零件，而且可以近似的推算出材料 的其他机械性能，因此在生产和科研中应用广泛。 硬度试验方法很多，机械工业普遍采用压入法来测定硬度，
压入法又分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
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3. 冲击韧性(Ak或ak )
韧性：材料断裂前吸收变形能量的能力
的预备热处理；消 除过共析钢的网状 渗碳体；一般要求 钢件的最终热处理。
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退火的主要特点：
冷却速度慢，获得接近平衡组织。可降低硬度、细 化晶粒、消除应力。
正火的主要特点： 冷却速度比退火快，晶粒更细小。 低碳钢和低碳合金钢正火可提高硬度；
中碳钢正火可提高力学性能； 高碳钢正火可消除网状渗碳体。
球化 退火 退 火
等温 退火
Ac1以上 10 ～ 20℃
Ac3以上 30～ 50℃或 Ac1以 上10～ 20℃
冷至略低于Arl 温度，保温后
随炉冷至 600℃左右， 出炉空冷
片状珠光体转变球状 珠光体，降低硬 度，改善切削加 工性，为淬火作 组织准备
较快冷却到珠光 体转变温度区 与完全退火和球化退 间的适当温度 火相同，但组织 等温，使奥氏 更均匀、晶粒更 体转变为珠光 细小，缩短生产 体类组织后在 周期 空气中人冷民第邮却7电页/出共版30社页
人民第邮10电页出/共版30社页
淬 火
Ac3以上 30～50℃ Ac1以上30 ～50℃
以大于钢的淬火临 界冷却速度冷却， 一般合金钢油淬， 非合金钢水淬
获得马氏体，个别获 各种工具、模
得下贝氏体，提高钢 具、量具、滚
的硬度和耐磨性
动轴承等
低温 150～
回火
250℃
空冷
在降性保低持淬高火硬内度应的力同和时脆，工量渗面具具碳淬、、件火模轴及的具承经工、，表件。
需性能的工艺方法。
热处理工艺
加热、保温、冷却
热处理的原理 组织转变规律
热处理的实质 改变组织结构 性能
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钢的整体热处理
钢的退火与正火
种 类 加热温度
冷却方式
目的
应用
完全 退火
Ac3以上 30～50℃
随炉冷至600℃左 右后出炉空冷
消除残余应力；细化 晶粒
亚共析钢的 铸、锻、 焊件
5.冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。 含碳量越高，冲压性越差。
6.热处理工艺性：指材料被热处理时达到性能等要求的难易程度。 如：淬硬性、淬透性。
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1.2 钢的热处理
采用适当方式对材料或工件在固态下进行加热、
热处理 保温和冷却，以获得预期组织结构，从而获得所
铸件、锻件、焊
接件、冷冲压件及 机械加工件等
再结 晶退火
T再= （0.35～0.40） T熔点（K）
缓冷
消除加工硬化，提
进一步冷变形钢
高塑性，改善切削加工 件,冷变形钢材及其
性及成形性能。
它合金成品
正 Ac3或Accm以 火 上30 ～ 50℃
空冷
细化晶粒；改善切
削加工性；为最终热处 理作组织准备
低碳钢、中碳钢
(1)感应淬火频率的选用
①高频感应淬火 ：200～300kHz，淬硬层深度为0.5～2mm。 主要用于要求淬硬层较薄的中、小模数齿轮和中、小尺寸 轴类零件等。
回 火
中温 回火
350～ 500℃
空冷
提高弹性极限和屈服 强度
各种各类弹簧 以及其它结构 钢
高温 500～
回火
650℃
空冷
获得良好的综合力学 性能，硬度一般为 25～35HRC
各种重要的机 器结构件，特 别是受交变载 荷的零件，如 连杆、轴等
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钢的表面热处理
钢的表面淬火
韧脆转变温度：冲击吸收功急剧 变化或断口韧性急剧转变
的温度区域。
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材料的工艺性能 指材料适应加工工艺要求的能力
1.铸造性能——指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能， 包括：流动性能、收缩性、偏析等。
含碳量4.3%的铁碳合金铸造性最好。
2.焊接性能——指材料焊接时其工艺方法的难易程度及接口 处是否能满足使用目的的特性。
过共析钢的 刃具、量 具、模具 等
高碳钢、合 金工具钢 和高合金 钢
钢的退火与正火
均匀化 钢熔点以下 退火 100～200℃
保温10～15 h后缓冷
消除铸造过程中产
生的枝晶偏析，使成分 均匀化
亚共析钢的铸锭
去应 A1以下 力退火 100～200℃
随炉缓 300～2形
将工件表面快速加热到淬火温度，迅速冷却，使工件 表面得到一定深度的淬硬层，而心部仍保持未淬火状态组 织的热处理工艺。
表面淬火前应对工件正火或调质，表面淬火后应低温回火。
1.感应淬火
利用感应电流通过工件所 产生的热量，使工件表层、 局部或整体加热并快速冷 却的淬火。
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最适宜的钢种是中碳钢(如40钢、45钢)和中碳合金钢。
1.1机械工程常用材料
力学性能— 是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。
指标：强度、硬度、塑性、韧性等。
1.强度与塑性
静载单向静拉伸实验 标准拉伸试样：长试样L0=10d0 短试样L0=5d0
应力 (σ)：单位横截面积的内力
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2. 硬度
材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。
冲击韧性：冲击载荷下材料抵抗变形和断裂的能力。
冲击吸收(Ak) ：
Ak=mg(h1-h2)
单位为焦耳
a 冲击韧度( k) ：
ak=冲击破坏所消耗的功Ak/标准试样断口截面积F
单位为焦耳/厘米²（J/cm²）
ak值低的材料叫做脆性材料，断裂时无明显变形 ak值高，明显塑变，断口呈灰色纤维状，无光泽，韧性材料。