模块一 金属的力学性能讲解
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❖ （3）试验过程 布氏硬度试验一般在10℃～35℃ 的室温进行。
❖ 将被测试样放置在样品台中央，顺时针 平稳旋转手轮，使样品台慢慢上升，试样与 压头紧密接触，直至手轮与螺母产生相对滑 动，停止转动手轮。此时按下“开始”键， 试验开始自动进行，以此自动完成以下过程： 试验力加载，试验力完全加上后开始按设定 的保持时间保持该试验力，时间到后即开始 卸载，完成卸载后恢复初始状态。
任务分析
硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是指金属材料在 静载荷作用下抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕 的能力，硬度较高的金属材料具有较强的抗磨损能力。它在 一定成度上反应了材料的综合力学性能指标。硬度值的大小 不仅取决材料本身的性能，而且还取决于测量方法和条件。 用不同的方法测定的硬度值具有不同的意义。
❖ 洛氏硬度值是以残余压痕深度大小确定，压痕深度越大，
硬度越低；反之则硬度越高。为了照顾习惯上数值越大，硬 度越高的概念，一般用一个常数减去压入深度作为硬度值， 并以0.002mm的压痕深度为一个硬度单位。由此获得的硬度 值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。计数公式如下：
HR k h 0.002
金属材料及热处理
冯英宇 化学工业出版社
模块一 金属的力学性能
❖ 知识点 ❖ 1.理解金属的常用力学性能指标的含义及计算方法； ❖ 2.理解金属的常用力学性能对材料的应用范围和产品质量及
工艺性能的影响； ❖ 3.了解常用物理性能和化学性能对材料的应用范围和产品质
量及工艺性能的影响。 ❖ 技能点 ❖ 1. 掌握常用力学性能指标硬度测试方法及其应用； ❖ 2．了解强度、塑性、冲击韧度以疲劳极限等力学性能指标
生产中应用最常用的有布氏硬度、洛氏硬度和 维氏硬度等三种试验方法。
一、布氏硬度试验
1.布氏硬度原理
布氏硬度试验是在一定的载荷作用下，将一定直径的淬火钢球或硬 质合金球压头压入到被测金属表面，保持规定时间后卸除载荷，测量被 测材料表面留下压痕的平均直径，根据计算出压痕面积S，最后求出压 痕单位面积上承受的平均压力，以此作为被测金属材料的布氏硬度值， 如图1-3所示。
的测试方法及其应用； ❖ 3．能根据机件或工具的工作条件，分析对其制造材料力学
性能的要求。
❖ 课题一 强度与塑性
❖ 任务提出
❖ 在现代桥梁设计制造中，金属悬索桥和斜 拉桥是最为常见的结构形式，它不仅具有 用料省、自重轻的特点，而且，还可以实 现其他桥梁无法达到的大跨度结构。虽然 我们现有的知识和能力，还不足以独立完 成一座桥梁的设计工作，但通过对金属材 料强度、塑性等力学性能的学习，可以使 我们对其中金属工作组件的力学性能要求 有一些初步的了解。
❖ 由于各种桥梁用金属材料都具有良好的塑性，在受力过
大时，首先产生塑性变形，其变形抗力(即强度)会因加工硬 化而自然提高，不至于发生突然断裂，保证桥梁安全可靠。
❖ 2．在实际设计中，为了确保桥梁使用安全，还应适当 增大金属材料的截面尺寸，具体办法将在相关学科中详细介 绍。
❖ 综合训练
❖ 1．解释下列名词：
与拉伸试验相比，硬度试验简单，操作迅速方 便，又可直接在零件上或工具上进行试验而不破坏 工件。在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项 主要技术指标。硬度的测量方法较多，主要有压入 法、弹跳法和刻痕法三大类。在机械制造过程中， 常用的测量硬度方法是压入法，它是用一定几何形 状的压头，在一定载荷下，压入被测金属表面，根 据被压入程度来测定其硬度值。
❖ 式中 HR — 洛氏硬度值；
❖
k— 常数，用金刚石圆锥体作压头时 = 100；用钢球作
压头时 = 130；
❖
h— 残余压痕深度（mm）。
❖ 布氏硬度试验时，一般均由硬度计的指示器上直接读出。
❖ 2.洛氏硬度规范
❖ 目前，金属洛氏硬度试验方法执行《金属洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》（GB/T231．1—2004）。为了能用 同一硬度计测量从软到硬或薄厚试样的材料硬度，需要采用 有不同的压头和载荷组成的A、B、C、D、E、F、G、H、K 等9种洛氏硬度标尺，此外还有6种表面洛氏硬度，共15种。 最常用的是A、B、C三种标尺，分别记作HRA、HRB、 HRC，其中洛氏硬度C标尺应用最广。
e
e2
2E
式中αee
—弹性比功 —弹性极限
E —弹性模量
由上式可知，提高材料的弹性比功有两种途径：
一是提高弹性极限，二是降低弹性模量。
❖ 四、强度与强度指标
❖ 1．强度及其意义
强度是指金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力，是工程 技术上重要的力学性能指标。根据载荷性质不同，材料强度 有静强度、疲劳强度等。材料强度的大小，通常用单位面积
弹性极限是金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而 不发生塑性变形时所能承受的最大应力。在应力-应变曲线
上，弹性极限相当于e点所对应的应力值，用σe表示。
❖ 3．弹性比功
弹性比功是表示金属材料吸收弹性变形功的能
力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最
大弹性变形功表示。金属拉伸时的弹性比功可表示
为：
所受的力来表示，其单位为MPa。
2.屈服强度
屈服强度用符号σS表示，在《金属材料室温拉伸试验方
法》（GB/T228—2002）中，用ReL（下屈服强度）选作为
屈服强度指标。计算公式如下：
s
FS S0
❖ 3.抗拉强度
试样在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度，又
称强度极限，用符号σb表示，GB∕T2280—2002规定抗拉强
❖ （1）拉伸试验 （2）刚度 （3）弹性极限 （4）屈服现象 （5）强度 （6）屈服强度 （7）抗拉强度 （8）塑性 （9） 断后伸长率 （10）断面收缩率
❖ 2．说明下列力学性能指标的意义：
❖ （1）E （2）σe（RP）（3）σS（REl）（4）σb （5）δ (6)ψ (7)σS/σb(ReL／)
任何零件都要求材料具有一定的塑性。很显然，断后
伸长率（δ）与断面收缩率（ψ）越大，发生的塑性变形量 越大，也就是材料的塑性越好。
❖ 任务实施
❖
悬索桥承载安全分析
❖ 1．桥梁承载安全分析
❖ 根据以上知识，为了保证悬索和吊索在使用过程中不产
生塑性变形，设计人员要以屈服点σ或屈服强度σ为设计依据， 根据各悬索、吊索的受力大小和所选用材料的屈服点σ或屈 服强度σ，确定其尺寸。
试分析设计人员是如何保证桥梁的承载安全的？
图1-1 悬索桥结构示意图
❖ 任务分析
❖ 从图1-1中可以看出，悬索桥的桥体重量主要依靠 “主索” (也称悬索或大缆)和“吊索”(也称吊杆) 吊拉，主索和吊索的承载能力是关键因素，它们在 使用过程中不能产生变形，更不能发生断裂。主索 和吊索的截面尺寸过小不能满足使用要求，截面尺 寸过大又造成材料浪费，必须进行精确设计和计算， 其设计依据就是所选用材料的强度和塑性等力学性 能指标。
❖ 逆时针旋转手轮，样品台下降，取下试 样，用读数显微镜测量表面的压痕直径，并 取下试样，从专门的硬度表中查出相应的硬 度值。
二、洛氏硬度试验
❖ 1.洛氏硬度原理
❖
洛氏硬度试验是采用顶角为1200的金刚石圆锥体或一
定直径的钢球为压头，以规定的试验力将其压入试样表面。
图1-4 洛氏硬度试验原理示意图
图 1-3 布氏硬度试验原理示意图
❖ 布氏硬度值的计算公式为：
HBS(W ) F 0.102
2F
S
D(D D2 d 2 )
❖ 式中HBS（HBW） — 淬火钢球（硬质合金球）试验时的布 氏硬度值；
❖ F — 载荷大小（N）； ❖ D — 球体直径（mm）； ❖ d — 压痕平均直径（mm）； ❖ S — 压痕的面积（㎜2）； ❖ 布氏硬度值的单位为kgf/㎜2或N/㎜2，习惯上布氏硬度是不
度符号用表示，按下列公式计算：
b
Fb S0
式中 σb — 抗拉强度（MPa）
Fb — 试样承受的最大载荷（N）；
S0 — 试样原始横截面积（mm2）
屈服强度与抗强度的比值（σS/σb或ReL／）称为材
料的屈强比。
❖ 五、塑性与塑性指标 ❖ 1.塑性
塑性是金属材料断裂前产生塑性变形的能力。
❖ 2.断后伸长率
百度文库2．拉伸曲线
拉伸试验机一般用液压万能试验机或电子万能试验机。
图1-2 拉伸试样和低碳钢 а) 拉伸试样 b) 低碳钢
曲F线 L 曲F线 L
❖3．应力—应变曲线
力-伸长曲线只代表试样的力学性质，同 一种材料的力-伸长曲线中，横、纵坐标会因 试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不 同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较， 以消除试样几何尺寸的影响，将力-伸长曲线 的横、纵坐标分别用拉伸试样的原始标距长 度L0和原始横截面积S0去除，则得到应力应变曲线。
断面收缩率是指试样拉断处横截面积的最大缩减量与
原始横截面积的百分比，用符号ψ表示，GB∕T2280—2002
规定用符号Z表示。其计算方法如下：
❖
❖ 式中ψ — 断面收缩率（%）；
ψ= S0 S1 ×100％
S0
❖ S0 — 试样的原始横截面面积（mm2）；
❖
S1 — 试样拉断处的最小截面面积（mm2）。
二、金属室温静拉伸试验
1.拉伸试样
拉伸试样的形状和尺寸及取样和制样应符合《金属材料室 温拉伸试验方法》（GB/T228—2002），常用拉伸试样如图12a所示。图中0是圆形截面试样的直径，为试样的有效工作部 分称为原始标距。根据原始标距（）与圆形截面试样直径（0） 之间的关系，试样分长比例试样（0 = 100）和短比例试样（0 = 50）两种。拉伸试验时，一般优先选用短比例试样。
断后伸长率是指试样拉断后标距的残余伸长量与原始
标距的百分比。用符号δ表示，新标准GB∕T2280—2002规
定用符号A表示，其计算方法如下：
❖ 式中δ — 断后伸长率（%）；
δ= L1 L0 ×100％
L0
❖ L1 — 试样拉断后的标距长度（mm）；
❖ L0 — 试样的原始标距长度（mm）。
❖ 3.断面收缩率
❖ 三、金属的弹性变形
❖ 1．弹性模量
金属材料在弹性变形阶段，其应力σ和应变ε成正比例关 系，即σ＝Eε，其比例系数E称为弹性模量。在应力-应变曲 线上，E就是直线（Op段）的斜率。弹性模量表示金属材料 对弹性变形的抵抗能力， E值越大，则产生相同的弹性变形 量需要的外力越大，弹性变形越困难。
❖ 2．弹性极限
标单位的。
❖ 2．布氏硬度规范
目前金属布氏硬度试验方法执行《金属布氏硬 度试验 第一部分：试验方法》（GB/T231．1— 2002），用符号HBW表示。
布氏硬度的表示方法为：硬度值﹢硬度符号﹢试 验条件。
在进行布氏硬度试验时，试验力与压头直径平 方的比值（0.102/2）应为30、15、10、5、2.5、1 中的一个。根据金属材料的种类、试样厚度及试样 的硬度范围。按照表1-1的规范选择合适的试验条件， 在试样尺寸允许时，应优先选用直径为10㎜的球压 头。
❖ 3．什么是金属的力学性能?金属的力学性能有哪些?
❖ 4．简述低碳钢拉伸试验的基本过程。
❖ 5．弹性极限、屈服强度、抗拉强度在工程上各有什么实际 意义？
❖ 6．什么是塑性?衡量塑性的指标有哪些?分别用什么符号表 示?在工程上有什么实际意义？
课题二 硬度
❖ 任务提出
在机械制造中，各种机械金属零件和工、模具等都要求 有一定的硬度，根据工作条件对力学性能要求的不同，需要 的硬度要求也不同。如轴承座、汽车半轴、传动齿轮、钻头、 滚动轴承和表面硬化齿轮等，需要进行硬度测试，我们应该 用什么样的方法进行测试？
❖ 3．布氏硬度试验过程
❖ （1）试样 制备试样过程中不得使试样因冷、热加 工影响试样面原来的硬度，试样面应为光滑的平面， 不应有氧化皮和污物。试样厚度至少应为压痕深度 8倍，试验后，试样背面如出现可见变形，则表明 试样太薄。
❖ （2）试验设备 试验设备，即布氏硬度计必须满足 《金属布氏硬度试验 第2部分：硬度计》 （GB/T231．2—2002）的要求，能施加预定试验 力或9.807N～29.42kN 范围内的试验力。常用 HB—3000B型数显布氏硬度计。
❖ 一、载荷、变形与应力
1.载荷
金属材料在使用和加工过程中所受到的各种外力统称为 载荷，用符号表示。载荷按其作用的性质不同，可分为静载 荷、冲击载荷及交变载荷三种。
2.变形
金属材料受到载荷作用而产生的几何变形和尺寸的变化 称为变形。变形分为弹性变形和塑性变形。
3.变形
金属材料在受到外力作用时，其内部作用着与外力相对 抗的力，称为内力。单位面积上的内力称为内应力，内应力 能够准确地反映金属材料内部的受力状态。
❖ 将被测试样放置在样品台中央，顺时针 平稳旋转手轮，使样品台慢慢上升，试样与 压头紧密接触，直至手轮与螺母产生相对滑 动，停止转动手轮。此时按下“开始”键， 试验开始自动进行，以此自动完成以下过程： 试验力加载，试验力完全加上后开始按设定 的保持时间保持该试验力，时间到后即开始 卸载，完成卸载后恢复初始状态。
任务分析
硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是指金属材料在 静载荷作用下抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕 的能力，硬度较高的金属材料具有较强的抗磨损能力。它在 一定成度上反应了材料的综合力学性能指标。硬度值的大小 不仅取决材料本身的性能，而且还取决于测量方法和条件。 用不同的方法测定的硬度值具有不同的意义。
❖ 洛氏硬度值是以残余压痕深度大小确定，压痕深度越大，
硬度越低；反之则硬度越高。为了照顾习惯上数值越大，硬 度越高的概念，一般用一个常数减去压入深度作为硬度值， 并以0.002mm的压痕深度为一个硬度单位。由此获得的硬度 值称为洛氏硬度值，用符号HR表示。计数公式如下：
HR k h 0.002
金属材料及热处理
冯英宇 化学工业出版社
模块一 金属的力学性能
❖ 知识点 ❖ 1.理解金属的常用力学性能指标的含义及计算方法； ❖ 2.理解金属的常用力学性能对材料的应用范围和产品质量及
工艺性能的影响； ❖ 3.了解常用物理性能和化学性能对材料的应用范围和产品质
量及工艺性能的影响。 ❖ 技能点 ❖ 1. 掌握常用力学性能指标硬度测试方法及其应用； ❖ 2．了解强度、塑性、冲击韧度以疲劳极限等力学性能指标
生产中应用最常用的有布氏硬度、洛氏硬度和 维氏硬度等三种试验方法。
一、布氏硬度试验
1.布氏硬度原理
布氏硬度试验是在一定的载荷作用下，将一定直径的淬火钢球或硬 质合金球压头压入到被测金属表面，保持规定时间后卸除载荷，测量被 测材料表面留下压痕的平均直径，根据计算出压痕面积S，最后求出压 痕单位面积上承受的平均压力，以此作为被测金属材料的布氏硬度值， 如图1-3所示。
的测试方法及其应用； ❖ 3．能根据机件或工具的工作条件，分析对其制造材料力学
性能的要求。
❖ 课题一 强度与塑性
❖ 任务提出
❖ 在现代桥梁设计制造中，金属悬索桥和斜 拉桥是最为常见的结构形式，它不仅具有 用料省、自重轻的特点，而且，还可以实 现其他桥梁无法达到的大跨度结构。虽然 我们现有的知识和能力，还不足以独立完 成一座桥梁的设计工作，但通过对金属材 料强度、塑性等力学性能的学习，可以使 我们对其中金属工作组件的力学性能要求 有一些初步的了解。
❖ 由于各种桥梁用金属材料都具有良好的塑性，在受力过
大时，首先产生塑性变形，其变形抗力(即强度)会因加工硬 化而自然提高，不至于发生突然断裂，保证桥梁安全可靠。
❖ 2．在实际设计中，为了确保桥梁使用安全，还应适当 增大金属材料的截面尺寸，具体办法将在相关学科中详细介 绍。
❖ 综合训练
❖ 1．解释下列名词：
与拉伸试验相比，硬度试验简单，操作迅速方 便，又可直接在零件上或工具上进行试验而不破坏 工件。在产品设计图样的技术条件中，硬度是一项 主要技术指标。硬度的测量方法较多，主要有压入 法、弹跳法和刻痕法三大类。在机械制造过程中， 常用的测量硬度方法是压入法，它是用一定几何形 状的压头，在一定载荷下，压入被测金属表面，根 据被压入程度来测定其硬度值。
❖ 式中 HR — 洛氏硬度值；
❖
k— 常数，用金刚石圆锥体作压头时 = 100；用钢球作
压头时 = 130；
❖
h— 残余压痕深度（mm）。
❖ 布氏硬度试验时，一般均由硬度计的指示器上直接读出。
❖ 2.洛氏硬度规范
❖ 目前，金属洛氏硬度试验方法执行《金属洛氏硬度试验 第1部分：试验方法》（GB/T231．1—2004）。为了能用 同一硬度计测量从软到硬或薄厚试样的材料硬度，需要采用 有不同的压头和载荷组成的A、B、C、D、E、F、G、H、K 等9种洛氏硬度标尺，此外还有6种表面洛氏硬度，共15种。 最常用的是A、B、C三种标尺，分别记作HRA、HRB、 HRC，其中洛氏硬度C标尺应用最广。
e
e2
2E
式中αee
—弹性比功 —弹性极限
E —弹性模量
由上式可知，提高材料的弹性比功有两种途径：
一是提高弹性极限，二是降低弹性模量。
❖ 四、强度与强度指标
❖ 1．强度及其意义
强度是指金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力，是工程 技术上重要的力学性能指标。根据载荷性质不同，材料强度 有静强度、疲劳强度等。材料强度的大小，通常用单位面积
弹性极限是金属材料在外力作用下，只发生弹性变形而 不发生塑性变形时所能承受的最大应力。在应力-应变曲线
上，弹性极限相当于e点所对应的应力值，用σe表示。
❖ 3．弹性比功
弹性比功是表示金属材料吸收弹性变形功的能
力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最
大弹性变形功表示。金属拉伸时的弹性比功可表示
为：
所受的力来表示，其单位为MPa。
2.屈服强度
屈服强度用符号σS表示，在《金属材料室温拉伸试验方
法》（GB/T228—2002）中，用ReL（下屈服强度）选作为
屈服强度指标。计算公式如下：
s
FS S0
❖ 3.抗拉强度
试样在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度，又
称强度极限，用符号σb表示，GB∕T2280—2002规定抗拉强
❖ （1）拉伸试验 （2）刚度 （3）弹性极限 （4）屈服现象 （5）强度 （6）屈服强度 （7）抗拉强度 （8）塑性 （9） 断后伸长率 （10）断面收缩率
❖ 2．说明下列力学性能指标的意义：
❖ （1）E （2）σe（RP）（3）σS（REl）（4）σb （5）δ (6)ψ (7)σS/σb(ReL／)
任何零件都要求材料具有一定的塑性。很显然，断后
伸长率（δ）与断面收缩率（ψ）越大，发生的塑性变形量 越大，也就是材料的塑性越好。
❖ 任务实施
❖
悬索桥承载安全分析
❖ 1．桥梁承载安全分析
❖ 根据以上知识，为了保证悬索和吊索在使用过程中不产
生塑性变形，设计人员要以屈服点σ或屈服强度σ为设计依据， 根据各悬索、吊索的受力大小和所选用材料的屈服点σ或屈 服强度σ，确定其尺寸。
试分析设计人员是如何保证桥梁的承载安全的？
图1-1 悬索桥结构示意图
❖ 任务分析
❖ 从图1-1中可以看出，悬索桥的桥体重量主要依靠 “主索” (也称悬索或大缆)和“吊索”(也称吊杆) 吊拉，主索和吊索的承载能力是关键因素，它们在 使用过程中不能产生变形，更不能发生断裂。主索 和吊索的截面尺寸过小不能满足使用要求，截面尺 寸过大又造成材料浪费，必须进行精确设计和计算， 其设计依据就是所选用材料的强度和塑性等力学性 能指标。
❖ 逆时针旋转手轮，样品台下降，取下试 样，用读数显微镜测量表面的压痕直径，并 取下试样，从专门的硬度表中查出相应的硬 度值。
二、洛氏硬度试验
❖ 1.洛氏硬度原理
❖
洛氏硬度试验是采用顶角为1200的金刚石圆锥体或一
定直径的钢球为压头，以规定的试验力将其压入试样表面。
图1-4 洛氏硬度试验原理示意图
图 1-3 布氏硬度试验原理示意图
❖ 布氏硬度值的计算公式为：
HBS(W ) F 0.102
2F
S
D(D D2 d 2 )
❖ 式中HBS（HBW） — 淬火钢球（硬质合金球）试验时的布 氏硬度值；
❖ F — 载荷大小（N）； ❖ D — 球体直径（mm）； ❖ d — 压痕平均直径（mm）； ❖ S — 压痕的面积（㎜2）； ❖ 布氏硬度值的单位为kgf/㎜2或N/㎜2，习惯上布氏硬度是不
度符号用表示，按下列公式计算：
b
Fb S0
式中 σb — 抗拉强度（MPa）
Fb — 试样承受的最大载荷（N）；
S0 — 试样原始横截面积（mm2）
屈服强度与抗强度的比值（σS/σb或ReL／）称为材
料的屈强比。
❖ 五、塑性与塑性指标 ❖ 1.塑性
塑性是金属材料断裂前产生塑性变形的能力。
❖ 2.断后伸长率
百度文库2．拉伸曲线
拉伸试验机一般用液压万能试验机或电子万能试验机。
图1-2 拉伸试样和低碳钢 а) 拉伸试样 b) 低碳钢
曲F线 L 曲F线 L
❖3．应力—应变曲线
力-伸长曲线只代表试样的力学性质，同 一种材料的力-伸长曲线中，横、纵坐标会因 试样尺寸不同而各异。为了使同一种材料不 同尺寸试样的拉伸过程及其特性点便于比较， 以消除试样几何尺寸的影响，将力-伸长曲线 的横、纵坐标分别用拉伸试样的原始标距长 度L0和原始横截面积S0去除，则得到应力应变曲线。
断面收缩率是指试样拉断处横截面积的最大缩减量与
原始横截面积的百分比，用符号ψ表示，GB∕T2280—2002
规定用符号Z表示。其计算方法如下：
❖
❖ 式中ψ — 断面收缩率（%）；
ψ= S0 S1 ×100％
S0
❖ S0 — 试样的原始横截面面积（mm2）；
❖
S1 — 试样拉断处的最小截面面积（mm2）。
二、金属室温静拉伸试验
1.拉伸试样
拉伸试样的形状和尺寸及取样和制样应符合《金属材料室 温拉伸试验方法》（GB/T228—2002），常用拉伸试样如图12a所示。图中0是圆形截面试样的直径，为试样的有效工作部 分称为原始标距。根据原始标距（）与圆形截面试样直径（0） 之间的关系，试样分长比例试样（0 = 100）和短比例试样（0 = 50）两种。拉伸试验时，一般优先选用短比例试样。
断后伸长率是指试样拉断后标距的残余伸长量与原始
标距的百分比。用符号δ表示，新标准GB∕T2280—2002规
定用符号A表示，其计算方法如下：
❖ 式中δ — 断后伸长率（%）；
δ= L1 L0 ×100％
L0
❖ L1 — 试样拉断后的标距长度（mm）；
❖ L0 — 试样的原始标距长度（mm）。
❖ 3.断面收缩率
❖ 三、金属的弹性变形
❖ 1．弹性模量
金属材料在弹性变形阶段，其应力σ和应变ε成正比例关 系，即σ＝Eε，其比例系数E称为弹性模量。在应力-应变曲 线上，E就是直线（Op段）的斜率。弹性模量表示金属材料 对弹性变形的抵抗能力， E值越大，则产生相同的弹性变形 量需要的外力越大，弹性变形越困难。
❖ 2．弹性极限
标单位的。
❖ 2．布氏硬度规范
目前金属布氏硬度试验方法执行《金属布氏硬 度试验 第一部分：试验方法》（GB/T231．1— 2002），用符号HBW表示。
布氏硬度的表示方法为：硬度值﹢硬度符号﹢试 验条件。
在进行布氏硬度试验时，试验力与压头直径平 方的比值（0.102/2）应为30、15、10、5、2.5、1 中的一个。根据金属材料的种类、试样厚度及试样 的硬度范围。按照表1-1的规范选择合适的试验条件， 在试样尺寸允许时，应优先选用直径为10㎜的球压 头。
❖ 3．什么是金属的力学性能?金属的力学性能有哪些?
❖ 4．简述低碳钢拉伸试验的基本过程。
❖ 5．弹性极限、屈服强度、抗拉强度在工程上各有什么实际 意义？
❖ 6．什么是塑性?衡量塑性的指标有哪些?分别用什么符号表 示?在工程上有什么实际意义？
课题二 硬度
❖ 任务提出
在机械制造中，各种机械金属零件和工、模具等都要求 有一定的硬度，根据工作条件对力学性能要求的不同，需要 的硬度要求也不同。如轴承座、汽车半轴、传动齿轮、钻头、 滚动轴承和表面硬化齿轮等，需要进行硬度测试，我们应该 用什么样的方法进行测试？
❖ 3．布氏硬度试验过程
❖ （1）试样 制备试样过程中不得使试样因冷、热加 工影响试样面原来的硬度，试样面应为光滑的平面， 不应有氧化皮和污物。试样厚度至少应为压痕深度 8倍，试验后，试样背面如出现可见变形，则表明 试样太薄。
❖ （2）试验设备 试验设备，即布氏硬度计必须满足 《金属布氏硬度试验 第2部分：硬度计》 （GB/T231．2—2002）的要求，能施加预定试验 力或9.807N～29.42kN 范围内的试验力。常用 HB—3000B型数显布氏硬度计。
❖ 一、载荷、变形与应力
1.载荷
金属材料在使用和加工过程中所受到的各种外力统称为 载荷，用符号表示。载荷按其作用的性质不同，可分为静载 荷、冲击载荷及交变载荷三种。
2.变形
金属材料受到载荷作用而产生的几何变形和尺寸的变化 称为变形。变形分为弹性变形和塑性变形。
3.变形
金属材料在受到外力作用时，其内部作用着与外力相对 抗的力，称为内力。单位面积上的内力称为内应力，内应力 能够准确地反映金属材料内部的受力状态。