材料的力学性能 强塑性
材料的力学性能
2）塑性 ）
材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性。 材料在断裂前发生永久变形的能力叫塑性。塑性以材料断 裂后永久变形的大小来衡量。 裂后永久变形的大小来衡量。 塑性指标有延伸率和断面收缩率两种。 塑是衡量材料软硬程度的指标，反映材料表面抵抗微区塑性 变形的能力。
材料的力学性能
材料在力的作用下所表现出来的特性即为材料的力学性能。 材料在力的作用下所表现出来的特性即为材料的力学性能。
主要指标
1 强度与塑性 2 硬度 3 韧性 4 老化性能 5 耐磨性 6 疲劳特性
强度与塑性
1）强度 ）
①屈服强度 屈服强度 在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。 在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。 ②抗拉强度 抗拉强度 试样在被拉断前的最大承载应力为抗拉强度。 试样在被拉断前的最大承载应力为抗拉强度。 其他强度 由扭转实验、弯曲实验、 由扭转实验、弯曲实验、压缩实验等相应条件下的强度指标叫 扭转强度、抗弯强度、抗压强度等。 扭转强度、抗弯强度、抗压强度等。
工程上常用布氏硬度 、洛氏硬度 布氏硬度HB、洛氏硬度HR、 布氏硬度 、 维氏硬度HV、肖氏硬度HS和赵氏 和赵氏、 维氏硬度 、肖氏硬度 和赵氏、邵 氏硬度（ 氏硬度（邵A）等。 ）
韧性
指材料抵抗裂纹萌生与发展的能力。 NOTES 韧性与脆性是两个意义上完全相反的概 韧性与脆性是两个意义上完全相反的概 韧性好，脆性就差。反之亦然。 念。韧性好，脆性就差。反之亦然。 度量指标 冲击韧性 断裂韧性 用材料裂纹尖端应力强度因子的临界值Kic 来表征 用材料受冲击而破坏的过程所吸收的冲击功 来表征
耐磨性
磨损
一个零件相对另一个零件摩擦的结果，引起摩擦表面 有微小颗粒分离出来，使接触面尺寸变化、重量损失及其他 性能下降的这种现象称为磨损。 磨损的种类： 包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、 磨损的种类： 包括氧化磨损、咬合磨损、热磨损、磨粒 磨损、卷曲磨损、冲击磨损、表面疲劳磨损等， 磨损、卷曲磨损、冲击磨损、表面疲劳磨损等，材料磨损多 是数种磨损共同作用的结果。 是数种磨损共同作用的结果。
材料的物理性能有哪些
材料的物理性能有哪些
材料的物理性能是指材料在物理方面所表现出来的特性和性能。
它包括了材料
的力学性能、热学性能、电学性能等多个方面。
下面我们将分别介绍材料的各种物理性能。
首先，材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出来的性能。
其中包括了
材料的强度、韧性、硬度、塑性等。
强度是材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等来表示。
韧性是材料抵抗断裂的能力，硬度是材料抵抗划伤的能力，而塑性则是材料在外力作用下发生形变的能力。
其次，材料的热学性能是指材料在热力作用下所表现出来的性能。
其中包括了
材料的热膨胀性、导热性、比热容等。
热膨胀性是指材料在温度变化下的体积变化能力，导热性是指材料传导热量的能力，比热容则是指材料单位质量在温度变化下的热量变化能力。
再次，材料的电学性能是指材料在电场作用下所表现出来的性能。
其中包括了
材料的导电性、绝缘性、介电常数等。
导电性是指材料传导电流的能力，绝缘性是指材料阻止电流流动的能力，介电常数则是指材料在电场中的极化能力。
最后，材料的物理性能对于材料的选择和应用具有重要的意义。
不同的材料具
有不同的物理性能，因此在工程实践中需要根据具体的应用要求选择合适的材料。
同时，通过对材料的物理性能进行研究和改进，可以提高材料的性能，拓展材料的应用领域。
综上所述，材料的物理性能包括了力学性能、热学性能、电学性能等多个方面，它对于材料的选择和应用具有重要的意义。
我们需要深入了解材料的物理性能，才能更好地应用和改进材料，推动材料科学的发展。
材料的力学性能有哪些
材料的力学性能有哪些
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等。
这些性能对于材料的工程应用具有重要意义，下面将分别对材料的力学性能进行详细介绍。
首先，材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
强度高的材料能够承受更大
的外力而不会发生破坏，因此在工程结构中具有重要的应用价值。
材料的强度可以通过拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等方法进行测试，常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、屈服强度等。
其次，材料的韧性是指材料抵抗断裂的能力。
韧性高的材料能够在外力作用下
发生一定程度的变形而不会立即破坏，具有良好的抗冲击性和抗疲劳性。
材料的韧性可以通过冲击试验、断裂试验等方法进行测试，常见的韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。
此外，材料的硬度是指材料抵抗局部变形的能力。
硬度高的材料能够抵抗划痕
和压痕，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
材料的硬度可以通过洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等方法进行测试，常见的硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。
最后，材料的塑性是指材料在外力作用下发生永久形变的能力。
具有良好塑性
的材料能够在加工过程中进行塑性变形，具有良好的可加工性和成形性。
材料的塑性可以通过拉伸试验、压缩试验等方法进行测试，常见的塑性指标包括延伸率、收缩率等。
综上所述，材料的力学性能包括强度、韧性、硬度、塑性等多个方面，这些性
能对于材料的工程应用具有重要的影响。
通过对材料的力学性能进行全面的测试和评价，可以为工程设计和材料选择提供重要的参考依据，保证工程结构的安全可靠性。
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。
这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。
首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。
强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。
例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。
韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。
例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。
再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。
硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。
例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。
最后，塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。
具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。
例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。
综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。
强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。
因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。
材料强度与塑性
材料强度与塑性材料的强度和塑性是材料力学性能中两个重要指标，它们直接影响着材料在工程上的应用。
本文将从理论原理和实际应用两个方面来探讨材料强度与塑性的关系。
一、材料强度的定义和测量方法材料的强度是指材料抵抗外部载荷所产生的变形或破裂的能力。
在力学中，常用的强度指标有抗拉强度、屈服强度、冲击强度等。
抗拉强度是指材料在拉伸试验中断裂前所能承受的拉力最大值；屈服强度是指材料开始发生显著塑性变形时所能承受的最大应力值；冲击强度则是指材料在受到冲击载荷时所能吸收的能量。
为了测量材料的强度，我们通常使用一些力学试验方法。
例如，在金属材料中常用的拉伸试验可以得出材料的抗拉强度和屈服强度。
而在非金属材料中，常使用剪切试验或压缩试验来测量强度指标。
这些试验可以通过加载机和一些传感器来测量力和变形，进而得到材料的强度参数。
二、材料塑性的定义和表征方法材料的塑性是指材料在受到外部载荷作用时，能够发生显著的塑性变形而不会破裂的能力。
塑性变形是材料原子、晶格或分子结构发生可逆性的移动以适应外部加载所产生的应力。
在材料科学领域中，我们通常使用应变-应力曲线来表征材料的塑性行为。
在常见的材料中，塑性变形主要表现为屈服点之后的线性或非线性应变硬化阶段。
这个阶段是材料实现塑性变形的关键，也是材料的塑性指标。
材料科学家通过统计学和实验数据来分析材料的塑性行为，并提出了一系列塑性理论来描述材料的塑性变形。
三、材料强度与塑性的关系材料的强度和塑性在某种程度上是相互制约的。
一般来说，强度较高的材料往往具有较低的塑性，即在受到外部载荷时容易发生破裂而不会显著变形。
而塑性较高的材料则往往具有较低的强度，即能够发生显著的塑性变形而不易破裂。
这是由材料内部结构和晶体缺陷等因素所决定的。
然而，工程实践中往往需要兼顾材料的强度和塑性两个指标。
因此，在材料设计和选择上需要综合考虑材料的工作条件和要求，使得材料在满足强度要求的同时具备足够的塑性。
四、材料强度与塑性的应用案例1. 建筑结构材料在建筑领域，各种材料的强度和塑性特性直接影响着建筑物的安全和耐久性。
2024年材料力学性能总结
2024年材料力学性能总结材料科学与工程是一个不断发展的领域，随着科技的进步和经济的发展，新材料的研发和应用越来越受到关注。
在2024年，材料力学性能方面取得了一系列的突破和进展。
以下是对2024年材料力学性能的总结。
一、新材料的涌现在2024年，新材料的研发持续推进，涌现了一批具有优异力学性能的新材料。
其中包括高性能金属材料、高强度复合材料、高韧性陶瓷材料等。
这些新材料的力学性能远超传统材料，具有更高的强度、硬度、韧性、耐磨性等特点，为各行各业提供了更多的选择和可能。
二、金属材料的强度与塑性提升在金属材料领域，研究人员通过优化合金配方和热处理工艺，成功提升了金属材料的强度和塑性。
新型高强度钢材广泛应用于汽车、轨道交通、航空航天等领域，有效提高了产品的安全性和使用寿命。
同时，新型金属材料的塑性也得到了极大改善，使其更容易成形和加工，满足不同行业对材料的需求。
三、复合材料的应用扩展复合材料在2024年得到了进一步的应用扩展。
高强度复合材料被广泛应用于航空、航天、船舶等领域，可以减轻结构重量，提高载荷能力，提升产品性能。
新型的纳米复合材料在电子、光电、能源等领域也得到了广泛应用，具有优异的电、磁、光等特性，为新一代电子产品和能源装置的研发提供了重要支持。
四、陶瓷材料的韧性提升传统陶瓷材料脆性大，容易破裂，限制了其在工程应用中的广泛使用。
在2024年，陶瓷材料的韧性得到了重大突破。
通过引入纤维增强、晶体设计等手段，成功提升了陶瓷材料的韧性。
新型韧性陶瓷材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用，具有较高的强度和韧性，能够承受更大的载荷和冲击，提高了产品的安全性和可靠性。
五、仿生材料的发展仿生材料是以自然界生物体结构和性能为蓝本设计的新型材料。
在2024年，仿生材料得到了更多的关注和研究。
通过模仿昆虫翅膀、植物叶片等自然结构，研究人员开发出了一系列具有优异力学性能的仿生材料。
这些材料具有轻量化、高强度、高韧性的特点，适用于飞行器、船舶、建筑等领域。
材料的常用力学性能有哪些
材料的常用力学性能有哪些材料的常用力学性能指标有哪些材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等.(1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD.(2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度.(3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性.表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力.(4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标.力学性能主要包括哪些指标材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征.性能指标包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度.钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.金属材料的力学性能指标有哪些一:弹性指标1.正弹性模量2.切变弹性模量3.比例极限4.弹性极限二:强度性能指标1.强度极限2.抗拉强度3.抗弯强度4.抗压强度5.抗剪强度6.抗扭强度7.屈服极限(或者称屈服点)8.屈服强度9.持久强度10.蠕变强度三:硬度性能指标1.洛氏硬度2.维氏硬度3.肖氏硬度四:塑性指标1:伸长率(延伸率)2:断面收缩率五:韧性指标1.冲击韧性2.冲击吸收功3.小能量多次冲击力六:疲劳性能指标1.疲劳极限(或者称疲劳强度) 七:断裂韧度性能指标1.平面应变断裂韧度2.条件断裂韧度衡量钢材力学性能的常用指标有哪钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能.1. 屈服强度钢材单向拉伸应力—应变曲线中屈服平台对应的强度称为屈服强度,也称屈服点,是建筑钢材的一个重要力学特征.屈服点是弹性变形的终点,而且在较大变形范围内应力不会增加,形成理想的弹塑性模型.低碳钢和低合金钢都具有明显的屈服平台,而热处理钢材和高碳钢则没有.2. 抗拉强度单向拉伸应力—应变曲线中最高点所对应的强度,称为抗拉强度,它是钢材所能承受的最大应力值.由于钢材屈服后具有较大的残余变形,已超出结构正常使用范畴,因此抗拉强度只能作为结构的安全储备.3. 伸长率伸长率是试件断裂时的永久变形与原标定长度的百分比.伸长率代表钢材断裂前具有的塑性变形能力,这种能力使得结构制造时,钢材即使经受剪切、冲压、弯曲及捶击作用产生局部屈服而无明显破坏.伸长率越大,钢材的塑性和延性越好.屈服强度、抗拉强度、伸长率是钢材的三个重要力学性能指标.钢结构中所有钢材都应满足规范对这三个指标的规定.4. 冷弯性能根据试样厚度,在常温条件下按照规定的弯心直径将试样弯曲180°,其表面无裂纹和分层即为冷弯合格.冷弯性能是一项综合指标,冷弯合格一方面表示钢材的塑性变形能力符合要求,另一方面也表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂等)符合要求.重要结构中需要钢材有良好的冷、热加工工艺性能时,应有冷弯试验合格保证.5. 冲击韧性冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力,它用钢材断裂时所吸收的总能量来衡量.单向拉伸试验所表现的钢材性能都是静力性能,韧性则是动力性能.韧性是钢材强度、塑性的综合指标,韧性越低则发生脆性破坏的可能性越大.韧性值受温度影响很大,当温度低于某一值时将急剧下降,因此应根据相应温度提出要求.力学性能指标符号是什么?任何机械零件或工具,在使用过程中,往往要受到各种形式外力的作用.如起重机上的钢索,受到悬吊物拉力的作用;柴油机上的连杆,在传递动力时,不仅受到拉力的作用,而且还受到冲击力的作用;轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等.这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力.这种能力就是材料的力学性能.金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标.1.1.1 强度强度是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力.强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示,符号为σ,单位为MPa.工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度.屈服强度是指金属材料在外力作用下,产生屈服现象时的应力,或开始出现塑性变形时的最低应力值,用σs表示.抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下,被拉断前所能承受的最大应力值,用σb表示.对于大多数机械零件,工作时不允许产生塑性变形,所以屈服强度是零件强度设计的依据;对于因断裂而失效的零件,而用抗拉强度作为其强度设计的依据.1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力.工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率.伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率,用符号δ表示.断面收缩率指试样拉断后,断面缩小的面积与原来截面积之比,用y表示.伸长率和断面收缩率越大,其塑性越好;反之,塑性越差.良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件,也是保证机械零件工作安全,不发生突然脆断的必要条件.1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力.硬度的测试方法很多,生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种.(一)布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一直径为D的淬火钢球或硬质合金球作为压头,在载荷P的作用下压入被测试金属表面,保持一定时间后卸载,测量金属表面形成的压痕直径d,以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值.布氏硬度指标有HBS和HBW,前者所用压头为淬火钢球,适用于布氏硬度值低于450的金属材料,如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等;后者压头为硬质合金,适用于布氏硬度值为450~650的金属材料,如淬火钢等.布氏硬度测试法,因压痕较大,故不宜测试成品件或薄片金属的硬度.(二)洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为f1.558mm(1/16英寸)的淬火钢球为压头,以一不定的载荷压入被测试金属材料表面,根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值.常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC三种.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压为600N时,用HRA表示.其测量范围为60~85,适于测量合金、表面硬化钢及较薄零件.采用f1.588mm淬火钢球为压头,施加压力为1000N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为25~100,适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压力为1500N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为20~67,适于测量淬火钢、调质钢等.洛氏硬度测试,操作迅速、简便,且压痕小不损伤工件表面,故适于成品检验.硬度是材料的重要力学性能指标.一般材料的硬度越高,其耐磨性越好.材料的强度越高,塑性变形抗力越大,硬度值也越高.1.1.4 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用ak表示,单位为J/cm2.冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定,即把被测材料做成标准冲击试样,用摆锤一次冲断,测出冲断试样所消耗的冲击AK,然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性.ak值越大,则材料的韧性就越好.ak值低的材料叫做脆性材料,ak值高的材料叫韧性材料.很多零件,如齿轮、连杆等,工作时受到很大的冲击载荷,因此要用ak值高的材料制造.铸铁的ak值很低,灰口铸铁ak值近于零,不能用来制造承受冲击载荷的零件.低碳钢的力学性能指标低碳钢由于含碳量低,它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的,拉伸开始时,低碳钢试棒受力大,先发生变形,随着变形的增大,受力逐渐减小,当试棒断开的瞬间,受力为“0”,其受力曲线是呈正弦波>0的形状.铸铁由于轫性差,拉伸开始时,受力是逐步加大的,当达到并超过它的拉伸极限时,试棒断开,受力瞬间为“0”,其受力曲线是随受力时间延长,一条直线向斜上方发展,试棒断开,直线垂直向下归“0”.同样的道理:低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低,当对低碳钢试块进行压缩实验时,受力逐渐加大,试块随外力变形,当试块变形达到极限时,其受力也达到最大值,其受力曲线是一条向斜上方的直线.铸铁则不然,开始时与低碳钢受力情况基本相同,只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时,受力逐渐减小,直到试块在外力下被破坏(裂开),受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同.以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点.简述常用力学性能指标在选材中的意义?钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性.简单的可这样解释:强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力.有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs.强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力.常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV.硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力.有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ.塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk.冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强.一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝.＂钢材的主要力学性能指标有哪些(1)拉伸性能反映建筑钢材拉伸性能的指标,包括屈服强度、抗拉强度和伸长率.屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据.抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)是评价钢材使用可靠性的一个参数.强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料.钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性.在工程应用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示.伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力.伸长率越大,说明钢材的塑性越大.试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率.对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求.预应力混凝土用高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点,抗拉强度高,无明显的屈服阶段,伸长率小.由于屈服现象不明显,不能测定屈服点,故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称条件屈服强度,用σ0.2表示.(2)冲击性能冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力.钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响.除此以外,钢的冲击性能受温度的影响较大,冲击性能随温度的下降而减小;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度.脆性临界温度的数值愈低,钢材的低温冲击性能愈好.所以,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材.(3)疲劳性能受交变荷载反复作用时,钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏.疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故.钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高.硬度硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
材料力学性能
断面收缩率（ψ）：
ψ ＝（S0－S1）/S0×100%
式中 L0－试样的原始长度
L1－试样拉断时的标距长度
S0－试样的原始截面积
S1－试样断裂处的横截面积
δ和ψ愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金属 材料进行塑性加工的必要条件。
三、硬度
硬度：金属材料表面抵抗局部变形的能力
最常用的硬度指标有：布氏硬度（HB)、洛 氏硬度 (HR系列)和维氏硬度（HV）。
有些机件在工作时要受到高速作用的载荷冲击， 如锻压机的锤杆、冲床的冲头、汽车变速齿轮、 飞机的起落架等。
瞬时冲击引起的应力和应变要比静载荷引起的 应力和应变大得多，因此在选择制造该类机件 的材料时，必须考虑材料的抗冲击能力，即冲 击韧度。
TITANIC
TITANIC的沉没与船体材料脆性断裂失效有关!!!
冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷作用而不破
坏的能力。常用一次摆锤冲击试验来测定金属
材料的冲击韧度(大能量、一次冲断）。
试验表明，在冲击载荷不太大的值对组织缺陷很敏感，因此冲击试验是生 产上用来检验冶炼、热加工、热处理等工艺质 量的有效方法。
2F
N mm2
D(D D2 d 2 )
式中：F—试验力，N；D—压头 的直径,mm
2.洛氏硬度
试验时，先加初试验 力（预载荷），然后 加主试验力，压入试 样表面之后，去除主 试验力，在保留初试 验力的情况下，根据 试样残余压痕深度增 量来衡量试样的硬度 大小。
洛氏硬度试验原理图
四、冲击韧度（ak）
第一章 金属材料的力学性能
金属材料力学性能指标主要包括：强度、塑性、 硬度、韧性、疲劳强度等。
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研究材料的力学性能的目的： 确定材料在变形和破坏情况下的一些重要 性能指标；作为选择、设计、制造机械零 件或工具的主要依据，也是评判材料质量 好坏的重要判据。
材料的力学性能指标： 强度、塑性、韧性、硬度、疲劳等。
2）断面收缩率：试样被拉断后，颈缩处横截面积最大缩减量与原 始横截面积的比值。
ψ=（S0-S1）/S0 其中S0表示试样原始横截面积；S1表示试样拉断后颈缩处最小横 截面积。
四、强化练习
某厂购进一批15钢，从中支取d0=10mm的原型界面短试样，经拉伸试验，测得 Fb=33.8KN，Fs=20.6KN，l1=65mm，d1=6mm。试问这批钢材是否合格。（GBT6991999规定，15钢的力学性能指标为σs =375MP，σb= 225MP，δ= 27%，ψ=55%；已 知该15钢实际测得数据大于GBT标准即为合格）
说课
一、本章节在课程中的地位。 二、教学的重点和难点 三、教学方法 四、教学过程
一、强度和塑性
1. 强度：材料或构件在一定载荷下抵抗永久变形和断裂的 能力称为强度。（强度是材料整体抵抗变形和断裂的能力）
2. 弹性：物体受外力作用变形后，除去作用力时能恢复原来 形状的性质。 3. 塑性：在某种给定载荷下,材料产生永久变形的特性。 一但发生塑性形变则无法恢复。
F F
二、拉伸试验
3)抗拉强度：试验拉断前承受的最大拉伸力与横截面积的比值。 σb=Fb/S0
其中：Fb是试样承受的的最大拉伸力（N）；S0是试样原始横截面 积（m2）。
3.塑性主要指标
1）断后伸长率：试样被拉断后，标距的伸长量与原始标距的比值。 δ=（L1-L）/L0
其中L1表示试样拉断后标距长度；L表示试样原始标距长度。 δ10表示L=10d的试样，称为长试样，δ5表示L=5d的试样，称为 短试样。
拉伸试验是在静拉力的作用 下，对试样进行轴向拉伸， 直至将试样拉断，通过测量 拉伸中力和试样伸长之间的 关系来判断材料的性能。
1. 实验仪器
万能材料试验机
2.拉伸原理
3.拉伸标准试样
标准试样直径为d，标距长度为L。 标距L和直径d之间有两种关系：L=5d或者L=10d。
三、力-伸长曲线分析 1.力-伸长曲线
冷变形强化
屈服
颈缩
ห้องสมุดไป่ตู้
断裂
2.拉伸试验中的强度指标
1)屈服强度：屈服现象是指试样在试样过程中，外载荷不变的情 况下依然继续变形。
σs=Fs/S0 其中：Fs是试样屈服时承受的拉伸力（N）；S0是试样原始横截面 积（m2）。
2)规定残余伸长应力：很多材料没有明显的屈服现象。规定残余 伸长应力是指试样卸载拉伸力后，标距部分的伸长量达到规定的原 始标距长度百分比时产生的拉力与试样横截面比值。