机械工程材料与热处理
工程材料及热处理pdf
工程材料及热处理一、引言工程材料是现代工业和科技领域中不可或缺的一部分，广泛应用于建筑、机械、电子、航空航天、交通运输等领域。
热处理是工程材料加工过程中的重要环节，通过改变材料的内部结构，提高其力学性能、物理性能和化学性能。
本文将详细介绍工程材料的分类、性能与特点、热处理原理、常见热处理工艺、材料选用原则、材料检测与评估、热处理设备与工艺优化以及工程材料应用领域。
二、工程材料分类工程材料可分为金属材料和非金属材料两大类。
金属材料包括钢铁材料、有色金属材料和合金等；非金属材料包括塑料、橡胶、陶瓷、玻璃等。
这些材料在性能上各有特点，适用于不同的工程领域。
三、材料性能与特点1.金属材料：具有较高的强度、塑性和韧性，具有良好的导电性和导热性。
不同的金属材料在耐磨性、耐腐蚀性等方面也表现出不同的特点。
2.非金属材料：具有轻质、高强、耐腐蚀等特点，且具有良好的绝缘性能。
非金属材料在加工过程中具有较好的可塑性和可加工性。
四、热处理原理热处理是通过加热、保温和冷却等工艺手段，改变材料的内部结构，从而提高其力学性能和物理性能。
热处理过程中，材料的内部原子或离子重新排列，形成新的晶体结构，从而改变材料的性质。
五、常见热处理工艺1.退火：将材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
退火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
2.淬火：将材料加热到一定温度后迅速冷却，使材料表面硬化而内部保持韧性。
淬火可以提高材料的硬度和耐磨性。
3.回火：将淬火后的材料加热到一定温度后保温一段时间，然后缓慢冷却至室温。
回火可以消除材料的内应力，改善其组织和性能。
4.表面处理：通过化学或电化学方法对材料表面进行处理，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性等性能。
六、材料选用原则1.根据工程要求选择合适的材料类型和牌号；2.考虑材料的性能参数，如强度、硬度、韧性等；3.考虑材料的耐腐蚀性、耐磨性等特殊要求；4.考虑材料的加工工艺和经济性等因素。
《工程材料与热处理》(适用中职生源)
《工程材料与热处理》课程标准课程名称：工程材料与热处理课程性质：专业基础课学分：3.5计划学时：60适用专业：机械设计与制造1.前言1.1课程性质工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。
是一门应用性和综合性很强的课程，使学生通过理论教学，获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识，为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。
1.2设计思路本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标。
通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习，让学生在了解金属材料特性，各毛培成形工艺过程的基础上，初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力，培养学生解决实际问题的能力。
在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。
2.课程目标2.1总体目标学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途，使学生能合理选择材料和进行合理的热处理，从而培养适合专业发展需要的专门人才。
2.2具体目标2.2.1能力目标：1.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力；2.初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
2.2.2知识目标：1.以铁碳合金的成分组织温度性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
机械工程材料与热加工工艺试题与答案
一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。
２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回四、选择填空（20分）１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。
机械工程中的热处理和表面处理规范要求
机械工程中的热处理和表面处理规范要求机械工程是应用物理学、材料科学、机械设计与制造工艺等多学科知识的综合学科，热处理和表面处理作为其中重要的工艺环节，在确保机械零件性能和使用寿命方面起着至关重要的作用。
本文将介绍机械工程中的热处理和表面处理规范要求，以确保产品质量和工程安全。
一、热处理规范要求热处理是通过改变材料的组织结构和性能来满足特定需求的工艺过程。
机械工程中的热处理规范要求包括以下几个方面：1. 温度控制要求：热处理过程中需要严格控制加热和冷却温度。
对于不同的材料和零件，根据其热处理规范要求，在加热和冷却过程中需要准确控制温度的升降速度、保温时间等参数。
2. 等温规范要求：在进行淬火和回火等热处理过程中，需要根据材料的特性和工程要求，制定合适的等温保持时间和温度范围，以确保材料的显微组织达到预期的效果。
3. 淬透性规范要求：淬透性是指材料在淬火过程中的硬化能力。
根据材料的成分和淬火性能要求，制定适当的淬火介质、冷却速度和冷却介质温度等规范，以确保材料的淬透性满足工程要求。
4. 工艺检测要求：热处理过程中需要进行工艺检测，以验证热处理的效果和质量。
常用的工艺检测方法包括金相显微镜观察、硬度测试、冲击试验等，需要根据热处理规范要求进行定期检测和记录。
二、表面处理规范要求表面处理是通过改变材料表面的化学成分和物理性质来提高其耐腐蚀性、耐磨性和美观性等工程要求。
机械工程中的表面处理规范要求主要包括以下几个方面：1. 表面清洁要求：在进行表面处理之前，需要对材料表面进行彻底的清洁，清除表面的油污、氧化皮、锈蚀等杂质，以确保处理后的质量和效果。
2. 处理方法规范要求：根据不同的工程要求和材料特性，选择合适的表面处理方法。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化、热喷涂等，需要根据规范要求选择材料、工艺参数和处理时间等。
3. 厚度控制要求：表面处理后的涂层或镀层的厚度要符合规范要求。
需要使用合适的测量方法和仪器，对处理后的材料进行厚度测量和检测，以确保涂层或镀层的质量和性能。
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
机械工程材料及热处理工艺
1、常用金属的晶格有（体心立方晶格）、（面心立方晶格）和（密排六方晶格）三种。
2、实际金属的晶体缺陷有（点缺陷）、（面缺陷）和（线缺陷）三种。
3、点缺陷包括（空位）、（置换原子）和（间隙原子）等；线缺陷有（刃型位错）和（螺型位错）两种；面缺陷通常指金属中的（晶界）和（亚晶界）。
4、在固态合金中的基本相结构为（固溶体）和（金属化合物）两种。
5、固溶体根据溶质原子在溶剂晶格中所占的位置不同,又可以分为（置换）固溶体和（间隙）固溶体。
1、金属结晶过程包括两个阶段：即（晶核的形成）和（晶核的长大）。
（过冷）是结晶的必要条件。
细化晶粒的方法有（增大过冷度）、（变质处理）、（机械振动）、（超声振动）、（电磁振动）等。
2、晶核的形成主要有（自发形核）和（非自发形核）两种形式3、合金状态图都是用实验的方法绘制的，常用（热分析法）来测定。
4、若结晶冷却速度较快，则须通过（扩散）退火来消除偏析。
5、一定成分的液相在一定温度下同时结晶出两个不同成分固相的过程称（共晶反应），反应式为（r=a+b ）；一个固相同时转变为两种不同的新固相的转变（反应）称（共析反应），反应式为（l=a+b ）1.影响晶粒度的因素主要有过冷度和异质晶核两个方面。
2.合金化强化主要途径有固溶强化和第二相强化（又称弥散强化）两种。
3.细晶强化：通过细化晶粒来同时提高金属的强度 .硬度. 塑性和韧性的方法称细晶强化。
1、单晶体塑性变形的基本形式有（滑移）和（孪生），其中（滑移）是金属中最主要的一种塑性变形方式。
2、加工硬化:材料的强度，硬度上升，而塑性韧性下降的现象，称为加工硬化。
3、随着加热温度的提高，变形后的金属将相继发生（回复）、（再结晶）和（晶粒长大）三个过程。
3.钢经正火后获得的组织是( 索氏体)，经调质处理后获得的组织是( 回火索氏体)。
1 用光学显微镜观察，上贝氏体组织呈（羽毛）状，下贝氏体呈（针）状。
2马氏体的硬度主要取决于其（含碳量）。
机械工程材料与热处理-精品
第一章金属材料的力学性能•工程上将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。
•强度是指金属材料在静力作用下，抵抗永久变形和断裂的性能。
•抗拉强度。
b是材料在破断前所承受的最大应力值。
•塑性是指金属材料在静力作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。
•塑性指标：伸长率和断面收缩率。
•硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。
•硬度包括：布氏硬度（HBW）、维氏硬度（HV）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）第二章金属与合金的晶体结构•在晶体中，原子（或分子）按一定的几何规律作周期性地排列。
•这种抽象的、用于描述原子在晶体中排列形式的几何空间格架，简称晶格。
•能够完全反应晶格特征的、最小的几何单元称为晶胞。
•原子半径：晶胞中原子密度最大方向上相邻原子间距地一半。
•配位数：晶格中与任一原子距离最近且相等的原子数目。
•致密度：K二箸（n为原子个数）V照•晶面指数确定方法：（工）设坐标（2）求截距（3）取倒数（4）化整数（5）列括□•晶向指数确定方法：（1）设坐标（2）求坐标值（3）化整数（5）列括号•晶体缺陷包括：点缺陷（空位、间隙、置换）、线缺陷（刃型位错、螺型位错）、面缺陷（晶界、亚晶界）第三章金属与合金的结晶•金属的实际结晶温度Tn低于理论结晶温度T。
的现象，称为过冷现象。
理论结晶温度与实际结晶温度的差4T称为过冷度，过冷度△!'二To・Tn•实践证明，金属总是在一定的过冷度下结晶的，过冷是结晶的必要条件。
同一金属，结晶时冷却速度越大，过冷度越大，金属的实际结晶温度越低。
•纯金属的结晶过程是在冷却曲线上平台所经历的这段时间内发生的。
它是不断形成晶核和晶核不断长大的过程。
•细化晶粒的方法：在增加过冷度②变质处理③附加振动•共晶反应和a+B相互转化（恒温下由一个液相同时结晶出两个成分结构不同的固相）⑦渗碳体+奥氏体一莱氏体•共析反应：、和a+B相互转化（恒温下由一个固相同时析出两个成分结构不同的固相）/铁素体+渗碳体一珠光体•包晶反应：L+a和B相互转化（恒温下由一个液相包着一个固相生成另一个新的固相）•过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？答：过冷度和冷却速度是两个不同的概念。
机械工程材料及热处理问题常见知识
机械工程材料及热处理问题常见知识1、碳钢的分类？答：1)按钢的含碳量分类：低碳钢≦0.25%C中碳钢0.30-0.55%C高碳钢≥0.60%C 2) 按钢的质量分类：普通碳素钢：S、P 含量分别≦0.055%和0.045%；油质碳素钢：S、P 含量均应≦0.040%；高级油质碳素钢：S、P 含量分别≦0.030%和0.035%；3)按通途分类：碳素结构钢：主要用于制造各种工程结构和机器零件。
一般属于低碳钢和中碳钢。
碳素工具钢：主要用于制造各种刀具、量具、模具。
一般属于高碳钢。
2、优质碳素结构钢的表示方法？答：1)正常含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量小于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.35-0.65%；而对于含碳量大于0.25%的碳素结构钢，含锰量为0.5-0.8%，这类钢的平均含碳量用两位数字表示，以0.01%为单位。
如钢号20，表示平均含碳量为0.20%。
2)较高含锰量的优质碳素结构钢：对于含碳量为0.15-0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.7-1.0%；含碳量大于0.60%的碳素结构钢，锰含量为0.9-1.2%。
这类钢的表示方法是在含碳量的两位数字后面副以汉字锰或化学符合“Mn”。
例如20Mn表示平均含碳量为0.2%，含锰量为0.7-1.0%。
3、什么是钢的热处理？答：所谓钢的热处理就是通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的一种加工工艺。
钢的热处理最基本类型为：1)普通热处理。
包括退火、正火、淬火和回火。
2)表面热处理。
包括表面淬火（火焰加热、感应加热（高频、中频、工频））和化学热处理（渗碳、氮化、碳氮共渗及其他）。
4、简述正火与退火的区别？答：1）正火冷却速度比退火稍快，正火后的组织比退火细，硬度和强度有所提高。
2）正火用于亚共析钢和共析钢时，可作为预先热处理，使材料获得合适的硬度，便于切削加工；用于过共析钢时，可抑制或消除二次渗碳体的形成，以便其球体化。
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工程材料与热处理课程期末考查授课学期2011 学年至2012 学年第二学期学院职业技术师范学院专业机械设计制造及其自动化学号201013201276姓名屈定兵任课教师李祖裕讲师交稿日期2012年7月3日成绩阅读教师签名日期2011-2012学年第二学期工程材料与热处理课程期末考查题目课程代码：ZX323394 任课教师：李祖裕一、基础知识（40分）1. 机械工程材料的应用，主要根据材料的力学性能进行选材，以符合工程应用的条件。
请叙述材料力学性能中：（1）强度指标：弹性极限、屈服强度、抗拉强度的定义和原理，并配必要的图表和计算公式进行说明；（2）塑性指标：延伸率和断面收缩率的定义，并配备必要的公式进行说明；（3）硬度指标：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的测试方法，以及三者之间的近似换算方法（公式），并简述各种硬度测试的应用范围。
2. 简述常见三种金属晶格的类型，并通过绘制晶胞简图，对比三种晶格类型的差异。
3. 完成下列合金材料的内容：（1）简述相，元，合金系，组织，固溶体，金属化合物的概念；（2）举例说明二元合金、三元合金的组成，简述固溶体和金属化合物的异同。
4. 下图为工业用Cu-Ni 合金相图。
其中A 点为纯铜熔点，B 点为纯镍的熔点。
请完成以下内容：（1）简述什么是均晶相图；（2）在两图中标示出液相区（L ）、固相区（α）和固液两相区（L+α）；（3）指出图（a ）中的液相线和固相线。
Ni /%A 温度/℃(a) Cu-Ni合金相图(b) Cu-Ni合金冷却时的结晶5.绘制Pb-Sn 的合金相图，并简要介绍相图的含义。
6.描述纯铁在结晶后继续冷却至室温的过程中，所发生的晶格转变过程，简述纯铁同素异构转变现象的意义。
7.简述纯铁、钢和铸铁的区别。
8.针对铁碳二元合金，完成以下内容：（1）详细介绍铁碳合金中的相结构；（2）绘制铁碳二元合金相图（可绘制简化图）；（3）找出并介绍相图中各主要特性线的含义，如液相线，固相线，包晶转变线，共晶转变线，共析转变线等。
（4）根据含碳量和组织的不同，铁碳合金有哪三类，分别是什么，并介绍各类的特征或力学性能。
9.完成钢的热处理相关内容：（1）所有钢的热处理中，都是由三个阶段组成，是哪三个阶段；（2）绘制钢在加热和冷却时的组织转变示意图，用相应符号描绘在加热时的相变点和在冷却时的相变点：（3）简述什么是奥氏体化，为何要进行奥氏体化，影响奥氏体转变的因素有哪些，影响奥氏体晶粒长大的因素有哪些？（4）简述什么是过冷奥氏体及过冷奥氏体等温转变的组织形态及性能；（5）简述马氏体的概念，并简述马氏体的性能和特征。
（6）简述钢的退火，正火，淬火，回火的定义和各自的目的、种类或方法，并说明退火和正火的区别和适用状况。
（7）分别介绍钢的表面热处理的种类、原理和应用，简述发蓝或发黑处理原理；（8）钢的表面化学处理中，渗碳、渗氮、碳氮共渗的原理和方法；二、材料的应用（40分）1.分别简述钢中杂质硅、锰、磷、硫及其它杂质的影响；2.什么是低碳钢、中碳钢、高碳钢？各自应用范围有哪些？碳钢根据用途分类有哪些？3.举例说明普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、铸钢的牌号和性能及其应用；4.碳钢与合金钢的区别在哪里，各自有哪些优缺点；5.合金元素对钢的性能影响有哪些，分别是哪些合金元素；6.简述合金钢按合金元素含量和按用途分类；7.分别简单介绍以下合金钢的成分和牌号定义，举例说明热处理工艺和应用：（1）低合金高强度结构钢：（2）合金渗碳钢；（3）合金调质钢；（4）合金弹簧钢；（5）滚动轴承钢；8.简述下列工具用钢的成分和牌号，举例说明热处理工艺和应用：（1）工具用碳钢；（2）量具用钢；（3）模具用钢；（4）高速工具钢；9.分类介绍几种常用不锈钢、耐热钢、耐磨钢的牌号及应用范围和特点；10.完成以下有关铸铁的内容：（1）铸铁的分类；（2）介绍铸铁的石墨化过程和意义；（3）灰铸铁的化学成分、组织、性能和热处理；（4）球墨铸铁的化学成分、牌号、组织、性能和热处理；（5）可锻铸铁的化学成分、牌号、性能和热处理；11.简述铝合金、铜合金、钛合金、镁合金的分类、、牌号、应用范围。
三、选材和编制热处理工艺路线（20分）现有下列零件及可供选择的材料，（1）给各零件选择合适的材料，（2）编制简明工艺路线，（3）说明热处理工艺的主要作用。
零件名称：自行车架，连杆螺栓，车厢板簧，滑动轴承，变速齿轮，机床床身，柴油机曲轴。
可选材料：60Si2Mn,ZQSn6-6-3,QT600-2,T12A,40Cr,HT200,16Mn,20CrMnTi.2011-2012学年第二学期工程材料与热处理课程期末考查题目解答一、基础知识（40分）1. 机械工程材料的应用，主要根据材料的力学性能进行选材，以符合工程应用的条件。
请叙述材料力学性能中：答：（1）强度指标：弹性极限、屈服强度、抗拉强度的定义和原理，并配必要的图表和计算公式进行说明；（2）塑性指标：延伸率和断面收缩率的定义，并配备必要的公式进行说明；（3）硬度指标：布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度的测试方法，以及三者之间的近似换算方法（公式），并简述各种硬度测试的应用范围。
解：（1）强度指标：强度时指金属在静载荷作用下抵抗塑形变形和断裂的能力。
金属材料的强度指标是用内应力来表示的，即材料受载荷作用后内部产生一个与载荷相平衡的内力，单位面积上内力称为应力，一般用σ表示。
常用的强度指标有弹性极限、屈服点、抗力强度。
①弹性极限：弹性极限是指式样产生完全弹性变形时所承受的最大应力，用σe表示，工程上常用单位为MPa。
弹性极限的值可按下式计算。
σe =Fe/Ao式中，Fe—式样产生完全弹性变形时的最大载荷，N；Ao—式样原始横截面面积，mm2②屈服极限：屈服极限是指式样在拉伸试验过程中，力不断增加(保持恒定)仍然能继续伸长（变形）时的应力。
屈服极限是工程上极为重要的力学性能指标之一。
也是大多数机械零件选材和设计的依据。
屈服极限用符号σs表示，单位为MPa。
屈服点σ s的值可用下式计算式中，Fs —试样屈服时的载荷。
N;A0—试样原始横截面积， mm2 。
③抗拉强度。
抗拉强度是指试样拉断前所能承受的最大拉应力，用符号σb表示，单位为MPa. 可用下式计算式中， Fb—试样承受的最大拉伸力，N;A0—试样原始横截面面积， mm2 。
(2) 塑性指标：塑性是指金属在静载荷作用下发生不可逆变形的能力。
金属材料的塑性指标也是可以通过拉伸试验测得的。
材料的塑性指标可以用试样拉断时的最大相对变形量来表示，常用的有断后伸长率和断面收缩率，它们是工程上广泛使用的表征材料塑性好坏的主要力学性能指标。
(1)断后伸长率。
断后伸长率是试样拉断后的标距增长量与原始标距之比，用符号δ表示，可用下式计算（1-4）式中，L1—拉断后试样的标距长度，mm ;L0—试样原始标距，mm.式中，A0—试样原始横截面面积，mm;A1—试样断口处的横截面面积，mm.(2)断面收缩率。
断面收缩率是指试样拉断后缩颈处横截面面积的缩减量与原始横截面面积之比，用符号表示，可用下式计算（1-5）式中，A0—试样原始横截面面积，mm;A1—试样断口处的横截面面积，mm.（3）硬度指标：材料局部抵抗硬物压入其表面(抵抗塑性变形和破裂)的能力称为硬度。
它是衡量金属软硬程度的一种性能指标。
材料的硬度可通过硬度试验测得，根据其测试方法的不同，硬度试验可分为静压法(如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等)、划痕法(如莫氏硬度)、回跳法(如肖氏硬度)及显微硬度、高温硬度等多种方法。
对于金属材料的测量目前生产中应用较多的是布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等试验方法。
①布氏硬度:布氏硬度的试验原理是用一定直径D的淬火钢球或硬质合金球，在规定的试验载荷F的作用下压入被测金属表面(如图1-4所示)，停留一定的时间后卸除载荷，在被测金属表面上得到一直径为d的压痕，测量压痕直径d，并由此计算压痕的球缺面积S，然后再求出压痕的单位面积上所承受的平均压力，以此作为被测金属的布氏硬度值。
当选择淬火钢球为压头时，硬度的符号为HBS，适用于布氏硬度值低于450的金属材料;当选择硬质合金球为压头时，硬度的符号为HBW表示，适用于布氏硬度值为450 -650的金属材料。
图1-5为HB- 3000布氏硬度试验机。
布氏硬度值可用下式计算(1-6)式中，F—载荷，N ( kgf) ;D—压头的直径，mm ;d—被测金属的压痕直径，mm.由于金属有硬有软，工件有厚有薄，在进行布氏硬度试验时，压头直径D、载荷和载荷的保持时间应根据被测金属种类和厚度正确地进行选择。
可根据金属材料的种类和布氏硬度范围，按表1-1选定F/D2的值;黑色金属的载荷保持时间为10-15 s，有色金属的为30 s，布氏硬度值小于35时载荷保持时间为60 s .布氏硬度的标注方法是所测得的硬度值写在硬度符号的前面。
除了采用钢球直径D 为10 mm ,试验力为3 000 kgf(注:1 kgf = 9. 806 N，保持时间为10s的试验条件外，在其他试验条件下测得的硬度值，均应在硬度符号的后面用相应的数字注明压头直径、载荷大小和载荷保持时间。
②洛氏硬度:洛氏硬度试验法是用一个锥角为120o。
的金刚石圆锥体或直径为1. 588 mm的淬火钢球，在规定载荷作用下压入被测金属表面，由压头在金属表面所形成的压痕的深度来确定其硬度值。
③布氏硬度试验不能测定硬度较高的金属材料;洛氏硬度试验虽可用来测定由极软到极硬金属材料的硬度，但不同标尺的硬度间没有简单的换算关系，使用上很不方便。
为了能在同一种硬度标尺上，测定从极软到极硬金属材料的硬度值，因而特制定了维氏硬度试验法。
维氏硬度的试验原理与布氏硬度基本相似，如图1 -8所示为维氏硬度试验原理图，它是用一个相对面夹角为136o。
的金刚石正四棱锥体作压头，以规定的载荷F作用下压入被测金属表面，保持一定时间后卸除载荷，则被测金属表面上压出一个正四棱锥形的压痕，测量压痕投影的两对角线的平均长度d，进而计算出压痕的表面面积A。
最后求出压痕单位表面面积上承受的平均压力，以此作为被测金属的硬度值，称为维氏硬度，用符号HV表示。
即式中，F—载荷，kgf;d—压痕两条对角线长度算术平均值，mm.维氏硬度适用范围宽，从极软到极硬的材料都可以测量。
尤其适用于零件表面层硬度的测量，如化学热处理的渗层硬度测量，其结果精确可靠。
但测取维氏硬度值时需要测量对角线长度，然后查表或计算，而且对试样表面的质量要求高，所以，测量效率较低，没有洛氏硬度方便，不适用于成批生产的常规试验。
布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度三者之间的近似换算方法:查找法。
2. 简述常见三种金属晶格的类型，并通过绘制晶胞简图，对比三种晶格类型的差异。