材料的主要性能
常用金属材料的主要性能指标及涵义
料的布氏硬度数值。使用钢球测定硬度小于等于
450HBS使用硬质合金球测定硬度小于等于650HBW
当试验力单位为N时，布氏硬度值为:
2F
HB 0.102,
D(DJD2d2)
压头类型
金刚石圆锥
1.5875mn
金刚石圆锥
金刚石圆锥
3.175mm
1.5875mn
钢球
表示；55是试样标距长度为其直径5倍时的伸长率，
510是试样标距长度为其直径1O咅时的伸长率
金属材料受外力作用被拉断以后，其横截面的
缩小量与原来横截面积相比的百分数，称为断面收
缩率
5、2的数值愈高，表明这种材料的塑性愈好,
易于进行压力加工
冲击韧度是评定金属材料于动载荷下承受冲
击抗力的力学性能指标，通常都是以大能量的一次
很薄（〜0.5mm）的金属材料，或厚度为〜0.05mm
的零件表面硬化层（如镀铬、渗碳、氮化、碳氮共
渗层等）的硬度
a KU
或aKV
Aku
维氏硬度机测得的压痕，轮廓清晰，数值比较
利用一定质量（
定的高度（一般为
球又回跳到某一高度,
J/cm
2.5g）的钢球或金刚石球，自
254mm落下，撞击金属后,
此高度为肖氏硬度值，其优
极限或称极限疲劳强度
d-1——表示光滑试样的对称弯曲疲劳极限
(7-1 n
表示缺口试样的对称弯曲疲劳极限
按我国国家现行标准，一般金属材料采用
循环次数而不断裂的最大应力来确定其疲劳极限
断裂韧度是衡量金属材料在裂纹存在情况下
抵抗脆性开裂能力的指标，它是现代断裂力学在分
析高强度材料使用过程中，发生一系列技术事故的
金属材料的性能 重点概括
1、金属材料的性能包括：使用性能和工艺性能。
2、使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，包括①物理性能（如密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性、磁性等）。
②化学性能（如抗腐蚀性、抗氧化性等）。
③力学性能（如强度、塑性、硬度、冲击韧性及疲劳强度等）。
④工艺性能。
力学性能的概念：力学性能是指金属在外力作用下所表现出来的性能。
3、力学性能包括：强度、硬度、塑性、冲击韧性a)金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。
强度的大小用应力来表示。
b)根据载荷作用方式不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度等。
一般情况下多以抗拉强度作为判别金属强度高低的指标。
4、金属材料受到载荷作用而产生的几何形式和尺寸的变化称为变形。
变形分为：弹性变形和塑性变形两种5、不能随载荷的去除而消失的变形称为塑形变形。
在载荷不增加或略有减小的情况下，试样还继续伸长的现象叫做屈服。
屈服后，材料开始出现明显的塑性变形。
Fs称为屈服载荷6、sb：强化阶段：7、随塑性变形增大，试样变形抗力也逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称加工硬化）。
Fb：试样拉伸的最大载荷。
8、在拉伸试验过程中，载荷不增加（保持恒定），试样仍能继续伸长时的应力称为屈服点。
用符号σs表示，计算公式：σs=Fs/So对于无明显屈服现象的金属材料可用规定残余伸长应力表示，计算公式：σ0.2=F0.2/So9、（2）抗拉强度材料在拉断前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σb表示。
计算公式为：σb=Fb/So10、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性。
塑性由拉伸试验测得的。
常用伸长率和断面收率表示。
11、伸长率：试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。
用δ表示：计算公式：δ=(l1-l0)/l0×100%断面收缩率：试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。
用ψ表示12、材料抵抗局部变形特别是塑性变形压痕或划痕的能力称为硬度。
材料的物理性能
材料的物理性能材料的物理性能是指材料在受力、受热、受光等外部作用下所表现出来的性能。
物理性能的好坏直接关系到材料的使用寿命、安全性以及性能稳定性。
下面我们将从几个方面来介绍材料的物理性能。
首先，材料的强度是衡量其物理性能的重要指标之一。
强度是指材料抵抗外部力量破坏的能力。
一般来说，材料的强度越高，其抗拉、抗压、抗弯等性能就越好。
不同材料的强度差异很大，比如金属材料的强度一般较高，而塑料材料的强度较低。
因此，在选择材料时，需要根据实际使用情况来确定所需的强度水平。
其次，材料的硬度也是衡量其物理性能的重要指标之一。
硬度是指材料抵抗划伤或压痕的能力。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐划伤性能，适合用于制造耐磨零件和耐磨工具。
不同材料的硬度差异较大，比如金属材料的硬度一般较高，而橡胶材料的硬度较低。
因此，在实际应用中，需要根据材料的硬度来选择合适的材料。
此外，材料的导热性能也是其物理性能的重要指标之一。
导热性能是指材料传导热量的能力。
导热性能好的材料能够迅速传导热量，具有良好的散热性能，适合用于制造散热器、导热片等产品。
不同材料的导热性能差异较大，比如金属材料的导热性能一般较好，而塑料材料的导热性能较差。
因此，在选择材料时，需要考虑其导热性能是否符合要求。
最后，材料的密度也是其物理性能的重要指标之一。
密度是指材料单位体积的质量。
密度较大的材料通常具有较好的质地和稳定性，适合用于制造高强度、高稳定性的产品。
不同材料的密度差异较大，比如金属材料的密度一般较大，而泡沫材料的密度较小。
因此，在选择材料时，需要考虑其密度是否符合要求。
总之，材料的物理性能是影响其使用性能的重要因素。
在实际应用中，需要综合考虑材料的强度、硬度、导热性能和密度等指标，选择合适的材料，以确保产品具有良好的性能和稳定性。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
材料的物理性能
材料的物理性能
所谓材料的物理性能，指的是材料在物理方面表现出来的特性和性质。
物理性能通常包括以下几个方面：
1. 密度：密度是材料单位体积的质量。
不同材料的密度差别很大，如金属的密度通常比非金属高，而气体的密度则通常较低。
2. 弹性：材料的弹性是指在受力时，材料能够恢复到原来形状和尺寸的能力。
弹性可以通过杨氏模量来衡量，不同材料的弹性差异很大。
3. 热膨胀系数：材料在受热时会发生尺寸变化，其中热膨胀系数就是用来描述这种变化的。
不同材料的热膨胀系数差别很大，如金属通常具有较高的热膨胀系数。
4. 导热性：材料的导热性指的是材料对热量的传导能力。
导热性可以通过热传导系数来衡量，不同材料的导热性差异很大。
5. 导电性：导电性指的是材料对电流的导电能力。
导电性可以通过电导率来衡量，不同材料的导电性差别很大，如金属通常具有较好的导电性。
6. 磁性：磁性是指材料对磁场的响应能力。
材料可以分为铁磁性、顺磁性和抗磁性等，不同材料的磁性差异很大。
7. 光学性能：光学性能指的是材料在光的作用下的表现。
光学性能包括透明度、折射率、散射等，不同材料的光学性能差异
较大。
除了上述几个主要的物理性能外，还有一些其他的物理性能也十分重要，如硬度、韧性、断裂韧性、可塑性等。
这些物理性能对于材料的选择、设计和应用都具有重要意义，不同物理性能的组合使得材料在不同领域有着广泛的应用。
因此，研究、了解和掌握材料的物理性能对于材料科学和工程技术具有重要的意义。
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。
1强度强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。
强度用应力表示，其符号是σ，单位为MPa，常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度，通过拉伸试验测定。
2塑性塑性是指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。
材料塑性好坏的力学性能指标主要有伸长率和收缩率，值越大，材料的塑性就越好，通过拉伸试验可测定。
3硬度硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。
材料的硬度越高，其耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度（HBS）和洛氏硬度（HRC）。
1）布氏硬度表示方法：布氏硬度用HBS（W）表示，S表示钢球压头，W表示硬质合金球压头。
规定布氏硬度表示为：在符号HBS或HBW前写出硬度值，符号后面依次用相应数字注明压头直径（mm）、试验力（N）和保持时间（s）。
如120 HBS 10/1000/30。
适用范围：HBS适用于测量硬度值小于450的材料，主要用来测定灰铸铁、有色金属和经退火、正火及调质处理的钢材。
根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的近似关系：对于低碳钢，有σ=0.36HBS；对于高碳钢：有σ=0.34HBS。
2）洛氏硬度表示方法：常用HRA、HRB、HRC三种，其中HRC最为常用。
洛氏硬度的表示方法为：在符号前面写出硬度值。
如62HRC。
适用范围：HRC在20-70范围内有效，常用来测定淬火钢和工具钢、模具钢等材料，1HRC相当于10HBS。
4冲击韧性冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，材料的韧性越好，在受冲击时越不容易断裂。
5疲劳强度疲劳强度是指材料经过无数次应力循环仍不断裂的最大应力。
6弹性在物理学和机械学上，弹性理论是描述一个物体在外力的作用下如何运动或发生形变。
在物理学上，弹性是指物体在外力作用下发生形变，当外力撤消后能恢复原来大小和形状的性质。
材料科学中的物理性能分析
材料科学中的物理性能分析材料科学是一门研究材料结构、性质和制备方法的科学。
而物理性能分析则是材料学中非常重要的一个方面，它可以帮助科学家更好地了解材料的特性，因此对于材料研究和应用具有极大的意义。
材料的物理性能主要包括热学性能、导电性、磁性、光学性能等。
下面我们将分别介绍这些方面的物理性能分析。
一、热学性能分析热学性能是材料中一个非常重要的性能参数，它包括热导率、比热、热膨胀系数等。
其中热导率是材料热传导性能的重要参数之一，它决定了材料是否适用于制造热导管、散热器、加热器等热工设备。
热导率的测量方法包括横向热流法、纵向热流法、加热法等。
比热是固体、液体、气体等物质吸收或释放热时所需要的热量与其温度变化之比，它是材料的另一个重要参数。
测量比热的方法主要有差热分析法、热容热偏差法、放热法等。
热膨胀系数是材料热膨胀的能力，它通常用来描述材料在加热或降温过程中的体积变化程度。
热膨胀系数的测量方法包括悬铂法、差热分析法、干涉仪法等。
二、导电性能分析导电性是材料的另一个关键性质之一，它通常用来描述材料中导电的能力。
材料导电性能的主要因素包括材料中自由电子的浓度、载流子的迁移率等。
材料导电性能的分析方法主要有电阻率测量法、霍尔效应测量法等。
电阻率测量法是一种常见的测量材料导电性的方法，它是通过测量电流流过材料时的电阻，来计算材料的电阻率。
电阻率测量法可以用于测量各种类型的材料导电性。
霍尔效应测量法是一种可以测量半导体中载流子浓度、迁移率和极性的方法。
它基于霍尔效应的原理，而霍尔效应是指电磁场引起空间中电荷移动的现象。
霍尔效应测量法可以用于测量各种类型的材料的导电性。
三、磁性能分析磁性是材料的另一种重要性质。
根据磁性的不同，材料可以分为铁磁性、抗磁性、顺磁性、反铁磁性等类型。
材料磁性能的分析方法主要有振动样品磁强计法、SQUID磁强计法、磁化率测量法等。
振动样品磁强计法是一种测量磁性的方法，它可以通过观察材料在磁场中的振动状态，依据材料在磁性强场下发生的微小位移来测量材料的磁性。
典型的塑料材料各项物理性能
典型的塑料材料各项物理性能塑料是一种常见的合成材料，具有广泛的应用领域。
下面将介绍塑料的典型物理性能。
1. 密度：塑料的密度通常较低，一般在0.9~2.3 g/cm³之间，比大多数金属轻。
2.强度：塑料的强度较低，通常都是非常柔软的材料。
但有些塑料经过增强处理，可以达到较高的强度，适合用于需要承受较大负荷的应用。
3.刚度：塑料的刚度较低，不具备金属那样的硬度，容易弯曲和变形。
不过有些特殊塑料可以通过填充纤维等增强材料来提高刚度。
4.熔点和熔化温度：塑料的熔点较低，通常在100~300℃之间，不同类型的塑料具有不同的熔点和熔化温度。
5.透明度：塑料具有不同的透明度，有些塑料是完全透明的，如聚碳酸酯（PC），有些则是半透明或不透明的，如聚乙烯（PE）。
6.电绝缘性：大多数塑料都是良好的电绝缘材料，对电流和静电具有良好的隔离作用，因此广泛应用于电子、电气等领域。
7.耐化学性：塑料对许多化学品具有较好的耐腐蚀性，但不同种类的塑料对不同化学品的耐蚀性也有所差异，需根据具体情况选择适合的材料。
8.耐候性：一些塑料在阳光、氧气和水的作用下容易老化和分解，但通过添加抗氧化剂和紫外线吸收剂可以提高耐候性。
9.可塑性：塑料具有良好的可塑性，可以通过热塑性和热固性两种方法进行成型。
热塑性塑料可以多次加热软化成型，而热固性塑料在加热后会发生化学反应固化成型。
10.良好的成型性：塑料可通过注塑成型、挤出成型、吹塑成型、压延成型等多种方法进行加工和成型，具有较高的生产效率。
总的来说，塑料具有较低的密度、强度和刚度，较高的可塑性和成型性，良好的电绝缘性和耐化学性。
然而，正是由于这些性质的特点，塑料在现代社会中得到了广泛的应用，用于日常生活用品、建筑材料、电子产品、汽车零部件等众多领域。
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。
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1．强度：
强度——材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 （1） 屈服点（屈服强度）（σ S） 指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。 σ
S
=
Fs / A0 （MPa）
式中：Fs—试样屈服时的载荷，N
A0—试样原始横截面积，mm2。 当材料单位面积上所受的应力σ e <σ <σ s 时，只产生微量 的塑性变形。当σ > σ s 时，材料将产生明显的塑性变形。
（1）屈服强度
中、高碳钢和其他脆 性金属材料无明显屈服现 象，国家标准以产生0.2% 塑性变形的应力来表示屈 服强度，即： σ 0.2 = F0.2 / A0
屈服强度是塑性材料选材和评定的依据。
（2
抗拉强度是指试样拉断前承受的最大应力值，
用符号σ b表示，单位 Mpa，
σ
b
= Fb / A0
( Mpa )
σ——ε：应力应变曲线
两种基本变形形式
（1）弹性变形：材料受外力作用时产生变形，
当外力去除后恢复其原来形状，这种随外力消失
而消失的变形，称为弹性变形。
（2）塑性变形材料在外力作用下产生永久的不 可恢复的变形，称为塑性变形。
变形的三个阶段
弹性变形
塑性变形
断裂
常见的几种失效形式 （1）断裂（2）塑性变形（3）过量弹性变（4）磨损（5）腐蚀
第一章 金属材料的主要性能
教学重点：金属材料的力学性能 教学难点：б -ε 曲线特点
材料的主要性能:
1.使用性能
（1）力学性能
（2）物理性能 （3）化学性能 2.工艺性能——加工成形的性能
第一节 金属材料的力学性能
力学性能（又称机械性能）是指金属材料在受外力作用时所 反映出来的性能。
零件受力情况有：静载荷、动载荷、交变载荷
外力 —— 内力——应力
一、强度与塑性
强度:材料抵抗由外力载荷所引起的应变或断裂 的能力。 塑性:材料在外力作用下产生不可逆永久变形而 不破坏的能力。 拉伸试验 标准试件
拉伸试样（GB6397-86）
长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
σ = F/Ao ε = △L / L 0 分别以 σ 和 ε 为纵坐标 和横坐标，绘出 应力-应变曲线 。应力-应变曲 线的形状与拉伸 曲线完全相似， 只是坐标与数值 不同。
布氏硬度特点
优点：测量误差小（因压痕大），数据稳定， 重复性强。 缺点：压痕面积较大，测量费时。
应用：常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、
退火正火钢材的硬度。 不适于测量成品零件或薄件的硬度。
洛氏硬度试验原理
用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直 径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力压 入待测表面，保持规定时间卸载后卸除 主试验力，以测量的残余压痕深度增量 来计算出硬度值。
退火低碳钢力-伸长曲线
oe——弹性变形阶段；es——屈服阶段； sb——强化阶段；bk——缩颈阶段
s-屈服点 b-开始发生缩颈现象
强度极限B
颈缩阶段
屈服极限S
强化阶段 屈服阶段 弹性极限P 弹性阶段
颈缩现象
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
低碳钢拉伸曲线
铸铁拉伸曲线
F——Δl：载荷伸长量拉伸曲线
d1l1良好的塑性是属材料进行塑性加工的必要条件。
二．硬度
金属材料抵抗局部变形、特别是塑性变形、 压痕、划痕的能力。
硬度是衡量金属软硬的判据。硬度直 接影响到材料的耐磨性及切削加工性
布氏硬度计
1、布氏硬度
用一定直径的压头（球体），以相应试验力压 入待测表面，保持规定时间卸载后，测量材料表面 压痕直径，以此计算出硬度值。
(1)伸长率δ = （L1-L0）/ L0 × 100 % 式中： L0—试样原标距的长度（mm） L1—试样拉断后的标距长度（mm）
δ < 2 ~ 5% δ ≈ 5 ~ 10% δ > 10%
属脆性材科 属韧性材料 属塑性材料
F
d0
F
l0
L
（2）断面收缩率:
A0 A1 100% A0
2. 洛氏硬度
加初载荷 加主载荷 卸除主载荷 读硬度值
0 h3 1 3 2
洛 氏 硬 度 试 验 原 理 0
h1
1 3 2
h2
1-1 初载10kg 2-2 总载150kg 3-3 卸载140kg 最后测得：
h1 h2 h3
h
残余压痕深度增量 h
HR=h/0.002 HR=C-h/0.002
h=h3-h1
洛氏硬度应用范围
常用洛氏硬度标度的试验范围
HRA
120°金刚 石圆锥体
600N
70~85
HRB HRC
1.588mm 钢球 120°金刚 石圆锥体
1000N 1500N
25~100 20~67
洛氏硬度标注
式中：Fb—试样承受的最大载荷，N
A0—试样原始横截面积，mm2。
屈服点应力（屈服强度）和抗拉强度在设计机械和选择、 评定金属材料时有重要意义 。 机械零件多以σ s作为强度 设计的依据。 对于脆性材料，在强度计算时，则以σ b为依据。
2. 塑性 —材料在外力作用下，产生塑性变形而不引起破坏的能力。
硬质合金钢球
HBS
HBW
布氏硬度值与压头
布氏硬度值450的材料,选用淬火钢球压头
例如：200HBS 350HBS
布氏硬度值450~650的材料，选用硬质合金球压头
例如：550HBW 600HBW
布氏硬度标 注
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，
符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、 载荷及载荷保持时间。如 :120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球 在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测 得的布氏硬度值为120。
力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据 1.衡量在静载荷作用下的力学性能指标有：强度、塑性、硬度 2.衡量在动载荷作用下的力学性能指标有：冲击韧度 3.衡量在交变载荷作用下的力学性能指标有：疲劳强度。
外力作用下材料的变形与失效
F F
F’
F
F = F’
F' F S S
（MPa）
σ= F’ /S
压入载荷（N） HB 压痕的表面积（ m m） 2F 0.102 2 d D 2 (1 1 ) D 应用：测量比较软的材料。测量范围 HBS<450、HBW<650的金属材料。 优缺点：压痕大，测量准确，但测 量费时压痕较大不能测量成品件。
布 氏 硬 度 测量
压头材质表示方法
淬火钢球