金属的力学性能
金属材料的力学性能
（1）测量值较精确，反复性好，可测组织不均匀材料（铸铁）（2） 可测旳硬度值不高（3）不测试成品与薄件（4）测量费时，效率低
4、测量范围
用于测量调质钢、铸铁、非金属材料及有色金属材料等.
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第一章 金属旳力学性能
引言：
第二节 硬度
1、定义：指材料局部体积内抵抗弹性、塑性变形、压 痕和划痕旳能力。它是衡量材料软硬程度旳指标，其物 理含义与试验措施有关。
2、硬度旳测试措施 （1）布氏硬度 （2）洛氏硬度 （3）维氏硬度
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§1-2 硬度
一、布氏硬度
1、布氏硬度试验（布氏硬度计）
原理:用一定直径旳球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应旳试验力 压入待测材料表面，保持要求时间并到达稳定状态后卸除试验力，测量 材料表面压痕直径，以计算硬度旳一种压痕硬度试验措施。
布氏硬度计
返回
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洛氏硬度计
返回
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维氏硬度计
返回
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布洛维氏硬度计
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§1-2 硬度
二、洛氏硬度
1、洛氏硬度试验（洛氏硬度计）
原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力旳作用下压入试样表面， 经要求时间后卸除试验力，用测量旳残余压痕深度增量来计算硬度旳一
种压痕硬度试验。
2、洛氏硬度值 出。如：50HRC 3、优缺陷
用测量旳残余压痕深度表达。可从表盘上直接读
（1）试验简朴、以便、迅速（2）压痕小，可测成品、薄件（3）数据 不够精确，应测三点取平均值（4）不能测组织不均匀材料，如铸铁。
4、测量范围
金属材料的力学性能及其测试方法
金属材料的力学性能及其测试方法金属材料是广泛应用于各种机械、电子、汽车等领域中的材料。
其作为一种材料，具有许多优点，如高强度、高可塑性、热稳定性和化学稳定性等。
在应用中，金属材料的力学性能是十分重要的参数。
因此，本文主要介绍金属材料的力学性能及其测试方法，以期对相关领域的工作者有所帮助。
第一节：金属材料的力学性能金属材料的力学性能通常包括弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂韧性和硬度等。
这里从简单到复杂介绍这些性能参数。
1. 弹性模量弹性模量是金属材料在弹性变形范围内受到应力作用时所表现的一种机械性质。
它的表达式为：E = σ / ε其中E为杨氏模量，单位为MPa；σ为所受应力，单位为MPa；ε为所受弹性应变，无量纲。
弹性模量是金属材料的一个重要指标，它可以衡量金属材料抵抗形变能力的大小。
对于不同的金属材料而言，其弹性模量不同。
2. 屈服强度屈服强度是金属材料在单向轴向拉伸状态下特定应变量时所表现出来的应力大小。
它是指材料能承受的最大应力，以使材料不发生塑性变形。
对于各种金属材料而言，其屈服强度不同。
3. 延伸率延伸率是一个指标，它可以衡量金属材料在受到拉伸应力时，其在一定程度内能够进行延伸的能力。
延伸率的计算公式如下：％EL = (L2 - L1) / L1 × 100%其中％EL表示材料的延伸率，L1和L2分别表示金属材料在断裂前和断裂后的长度，单位为毫米。
4. 断裂韧性断裂韧性是指金属材料在受到极限应力作用下未能抗下，而在断裂破裂时所表现出来的承受能力。
这个承受能力在物质的许多特性中是最为重要的指标之一。
金属材料的断裂韧性通常使用KIC值（裂纹扩展韧性指数）来表达。
5. 硬度硬度是材料抵抗硬物的能力。
一般来说，硬度越高的材料，则可以抵御更大的压力，并且更耐磨。
对于金属材料而言，其硬度主要有三种测试方法，分别是洛氏硬度试验、布氏硬度试验和维氏硬度试验。
第二节：金属材料的测试方法要测试金属材料的一些力学性能参数，需要运用不同的测试方法。
金属的力学性能ppt课件
试验时先施加初载荷，使压头与试样表面接 触良好，保证测量准确，再施加主载荷，保持到 规定的时间后再卸除主载荷，依据压痕的深度来 确定材料的硬度值。
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2.洛氏硬度（HR）——生产上应用较广泛
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二、塑性
定义： 材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。
(1)断后伸长率
公式：A = （Lu- L0）/L0 ×100% 式中： L0—试样原标距的长度（mm）
Lu—试样拉断后的标距长度（mm）
(2)断面收缩率
公式： Z = （S0 - Su）/S0 ×100% 式中： S0—试样原始横截面面积（mm2）
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一、强度
1）定义 金属在静载荷作用下抵抗塑性变形和断裂的能
力。 2）分类
根据载荷作用方式不同： a）抗拉强度——主要的常用强度指标； b）抗压强度； c）抗剪强度； d）抗扭强度； e）抗弯强度。
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1.拉伸试样
形状：根据国家标准（GB/T228——2002） 有：圆形、矩形、六方形。
强度指标一般可以通过金属拉伸试验来测定。 把标准试样装夹在试验机上，然后对试样缓慢施 加拉力，使之不断变形直到拉断为止。
压痕直径（d）越小，数值越大，表示硬度 越高。
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2)布氏硬度的符号及表示方法 布氏硬度的符号用 HBS或HBW表示。
① HBS表示压头为淬火 钢球，用于测定布氏 硬度值在450N/mm2（MPa）以下的金属材料，如 软钢、灰铸铁和有色金属等。对于较硬的钢或较薄 的板材不适用。
在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压 痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
金属力学性能及其他性能
02
金属的其他性能
金属的物理性能
密度
金属的密度是指单位体积的质量，密度越大，金 属的质量越重。
电导率
金属在单位时间内通过单位截面的电量称为电导 率，是衡量金属导电性能的重要参数。
ABCD
热膨胀性
金属受热时，其长度、宽度和厚度会相应增加， 这种性质称为热膨胀性。
热导率
金属的热导率是指热量在金属中传递的速度，是 衡量金属导热性能的重要参数。
要点二
精密零件加工
金属材料在机械加工中用于制造各种精密零件和工具，如 切削刀具、量具和夹具等，其力学性能能够满足高精度和 高效率的加工要求。
在航空航天领域的应用
飞机结构材料
金属材料在航空航天领域中广泛应用于制造飞机结构， 如铝合金、钛合金和镍合金等，其优良的力学性能能够 承受高速飞行和复杂环境条件下的应力要求。
应力对力学性能的影响
金属在承受外力时，其内部会产生应力。 在一定范围内，随着应力的增加，金属的 强度和硬度会提高，但当应力超过某一极 限值时，金属会发生断裂。因此，应合理 选择金属的应力范围，以确保其安全使用 。
04
金属力学性能的应用
在建筑行业的应用
建筑结构稳定性
建筑构件连接
金属材料如钢铁、铝等具有优良的力学性能， 如强度、刚度和延展性，广泛应用于建筑结 构中，如桥梁、高层建筑和大型工业厂房等， 以提高结构的稳定性和安全性。
航天器材料
金属材料在航天器中用于制造各种部件，如火箭发动机 、卫星天线和航天器框架等，其力学性能能够满足高强 度、轻质和耐腐蚀的要求。
05
金属其他性能的应用
在电子行业的应用
电磁性能
金属在电磁场中表现出导电、导 磁等性能，广泛应用于电子元件 、集成电路和电子设备中。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能金属材料的力学性能引言：金属材料是一类具有良好力学性能的材料，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它们具有高强度、高刚度和良好的塑性变形能力，使其在结构工程中发挥重要作用。
本文将介绍金属材料的力学性能，包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特性。
一、强度强度是金属材料的抵抗外力破坏和变形的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。
屈服强度是指金属材料开始塑性变形时的应力值，抗拉强度是金属材料抗拉应力下发生断裂的能力，抗压强度是金属材料抗压应力下发生断裂的能力，剪切强度是金属材料发生滑移断裂的能力。
强度与金属材料内部的晶体结构密切相关，晶体间的结合力越强，金属材料的强度越高。
二、刚度刚度是指金属材料抵抗外力变形的能力，也称为弹性模量。
刚度与材料的原子结构相关，原子之间的键合越紧密，材料的刚度就越高。
刚度是测量金属材料在受力作用下的弹性恢复能力。
常见的刚度指标是杨氏模量和剪切模量，取决于金属材料中原子之间的键合性质和晶体结构。
三、韧性韧性是指金属材料在受力作用下能够吸收大量能量而不断裂的能力。
韧性是将金属材料弯曲、扭转或拉伸时的表现，具有良好的韧性的材料可以获得较大的塑性变形能力。
韧性材料能够在受到冲击或震动时，通过塑性变形来吸收能量，从而减少外界力量对结构的破坏。
韧性与金属材料内部晶粒的细化、晶界的加强以及材料中的组织缺陷等因素有关。
四、延展性延展性是指金属材料在外力作用下能够发生塑性变形，较大程度延长而不发生断裂的能力。
延展性与金属材料的晶粒形态及其排列方式密切相关，也与材料中晶界的运动有关。
延展性较好的材料可以用于制造需要大变形的构件，如容器、管道等。
延展性较差的材料容易发生局部失稳和断裂。
结论：综上所述，金属材料具有优异的力学性能，包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特点。
这些性能是由金属材料的晶体结构和内部组织决定的。
对于不同的应用需求，可以选择不同力学性能的金属材料来满足要求。
金属的力学性能有哪些
金属的力学性能有哪些金属材料的力学性能包括强度、屈服点、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性等。
金属材料力学性能包括其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。
1、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。
材料单位面积受载荷称应力。
2、屈服点（6s）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。
时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。
3、抗拉强度（6b）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。
单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。
如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa 4、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。
工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料，如常温静载的低碳钢、铝、铜等；而把δ≤5%的材料称为脆性材料，如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。
5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW）和洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）。
7、冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2(J/cm2）。
什么是金属材料金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。
一般分为黑色金属和有色金属两种。
黑色金属包括铁、铬、锰等。
其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。
由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。
但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。
常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。
其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。
常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。
延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。
3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。
韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。
4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。
硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。
5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。
弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。
6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。
疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。
以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。
这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。
金属力学性能总结
金属力学性能总结引言金属是一类常见的材料，具备优异的力学性能，包括强度、韧性、塑性等。
本文将从这些方面对金属的力学性能进行总结和分析。
强度抗拉强度抗拉强度是衡量金属材料抵抗拉力的能力。
常见的金属材料如钢、铝等都具有较高的抗拉强度，这使得它们能够承受外部拉力而不或较少发生破坏。
通过拉伸试验可以获得金属材料的抗拉强度，该试验会在材料上施加一个逐渐增大的拉力，直到发生断裂。
抗压强度抗压强度是衡量金属材料抵抗压缩力的能力。
金属材料在某些应用中需要能够承受压缩力，例如桥梁的支撑柱等。
抗压强度一般低于抗拉强度，但仍然是关键的力学性能指标之一。
屈服强度屈服强度是指金属材料在受到一定应力作用后开始发生可观察到的形变所需要的应力值。
常见的金属材料会在屈服点处开始变形，接着进入塑性变形阶段。
屈服强度可以用来衡量材料的可塑性，即其允许的形变程度。
韧性韧性是指金属材料抵抗断裂的能力。
在金属力学中，韧性是一个重要的参数，特别是在应对冲击载荷时。
韧性取决于金属材料的断裂韧性和延展性。
断裂韧性是指材料在发生断裂前能够吸收的冲击能量的能力。
而延展性则是指材料的塑性变形能力。
塑性塑性是金属材料特有的力学性能，指的是材料在受到外力作用时能够发生可逆性变形的能力。
金属材料在塑性变形时会以晶粒滑移和晶格变形为主要方式，这使得金属能够在应力下承受较大的形变而不断裂。
塑性是金属工程中的重要性能参数，能够导致材料的加工性能和使用寿命的改变。
总结金属材料具备较高的强度、韧性和塑性。
强度方面，金属能够承受拉力和压力的能力很强，具备较高的抗拉强度和抗压强度。
韧性方面，金属能够抵抗断裂，具备较高的断裂韧性和延展性。
塑性方面，金属能够发生可逆性变形，具备较高的塑性能力。
这些力学性能使得金属在工程应用中得以广泛应用，如建筑、机械制造、航空航天等。
以上是对金属力学性能的简要总结，希望能够对读者对金属材料有较为全面的了解。
参考文献：1.Callister, William D., and David G. Rethwisch. MaterialsScience and Engineering: An Introduction. Wiley, 2014.2.Meyers, Marc A., Krishan K. Chawla, and Manoj K. Chawla.Mechanical Metallurgy: Principles and Applications. CambridgeUniversity Press, 2012.。
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第三章 金属学、热处理与压力容器材料3.1 金属学基本知识3.1.1 金属材料力学性能概述金属材料的力学性能指标表征金属抵抗各种损伤作用的能力的大小。
它是判定金属力学性能的依据，评定金属材料质量的判据，同时也是设计选材和进行强度计算的主要依据。
金属材料的力学性能包括常温下的强度、塑性、韧性，例如屈服点或屈服强度σS （σ0.2）、抗拉强度σb 、伸长率δ、断面收缩率ψ、冲击韧性A k 等；以及特定条件下的力学性能，例如高温强度、低温冲击韧性、疲劳极限、断裂力学性能等。
金属力学性能试验是测定金属力学性能指标所进行的试验。
包括拉伸试验、弯曲试验、剪切试验、冲击试验、硬度试验、蠕变试验、应力松驰试验、疲劳试验、断裂韧性试验、磨损试验等。
1. 金属材料强度指标（1）屈服强度材料在拉伸过程中，当载荷达到某一值时，载荷不变而试样仍继续伸长的现象，称为屈服。
材料开始发生屈服时所对应的应力，称为屈服点、屈服强度或屈服极限，用s σ表示。
我国标准规定s σ取钢材的下屈服点值。
除退火或热轧的低碳钢和中碳钢等有屈服现象外，多数工程材料的屈服点不明显或没有屈服点，此时规定以产生0.2%残余伸长的应力作为屈服强度，用2.0σ表示。
（2）抗拉强度试样拉伸时，在拉断前所承受的最大载荷与试样原始截面之比，称为强度极限或抗拉强度，用b σ表示。
零件设计选材时，一般应以s σ或2.0σ为主要依据。
但b σ的测定比较方便精确，因此也有直接用b σ作为设计依据的，从安全方面考虑，用b σ作为设计依据采用较大的安全系数。
由于脆性材料无屈服现象，则必须以b σ作为设计依据。
（3）持久极限持久极限又称为持久强度，是指材料在规定温度下，达到规定时间而不断裂的最大应力。
常用符号为b σ带有一个或两个指数来表示。
例如7001000/b σ，表示在试验温度为700℃时，持久时间为1000h 的应力，即所谓高温持久极限。
（4）蠕变极限蠕变极限又称蠕变强度，是在规定温度下，引起试样在一定时间内蠕变总伸长率或恒定蠕变速率不超过规定值的最大应力。
蠕变极限一般有两种表示方法。
一种是在给定温度T 下，使试样承受规定蠕变速度的应力值，以符号T εσ表示，其中ε为蠕变速度，%/h 。
例如6001015−×σ，即表示在试验温度为600℃时，蠕变速度为1×10-5%/h 的蠕变极限。
另一种是在给定温度（T ，℃）下和规定试验时间（t ，h ）内，使试样产生一定蠕变变形量（δ，%）的应力值，以符号T t /δσ表示。
2. 金属材料塑性指标（1）延伸率5δ金属材料在拉抻试验时，试样拉断后，其标距部分的总伸长L Δ与原标距长度o L 之比的百分比，称为伸长率，也称延伸率，用δ表示。
%100%1001×−=×Δ=o o o L L L L L δ （3.1.1）按试样长度的不同，有长试样与短试样之分。
其对应的断后伸长率分别以10δ和5δ表示。
在容器用钢中，通常以5δ来表示材料的伸长率。
（2）断面收缩率ψ金属试样在拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面面积的百分比，称为断面收缩率，用ψ表示。
塑性材料的断面收缩率较大，脆性材料的断面收缩率较小。
%100×Δ=o A A ψ （3.1.2） 式中 A Δ——缩颈处横截面积的最大缩减量；o A ——原来的横截面面积。
（3）冷弯性能金属材料在常温下承受弯曲而不破裂的能力，称为冷弯性能。
冷弯试验用以考核材料弯曲变形的能力并且能使存在的缺陷显示出来，在一定程度上模拟了压力容器制造时卷板机的工艺情况，是容器用钢材与焊接接头力学性能考核的重要指标。
出现裂纹前能承受的弯曲程度愈大，则材料的冷弯性能愈好。
弯曲程度一般用弯曲角度或弯芯直径d 对材料厚度a 的比值来表示。
3. 金属材料韧性指标（1）冲击韧度金属材料在使用过程中除要求有足够的强度和塑性外，还要求有足够的韧性。
材料的韧性与加载速率、应力状态及温度等有很大关系。
试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功称为冲击吸收功。
冲击试样缺口底部单位横截面上的冲击吸收功称为冲击韧度。
冲击韧度是评定金属材料在动载荷下承受冲击抗力的机械性能指标，用k a 表示，单位为J/cm 2。
我国压力容器材料及焊接接头冲击试样规定采用夏比V 型缺口，冲击试验有许多种，例如常温冲击试验、低温冲击试验、高温冲击试验、应变时效冲击试验等。
采用标准试样进行试验得到的冲击吸收功来检验材料化学成分、金相组织、和加工工艺对其韧性的影响，冲击值单位为A KV /J 。
K a 是早先工程技术上习惯用来作为材料韧脆程度度量及材料承受冲击载荷的抗力指标，后来发现这是不适宜的。
因为K a 是单位面积的冲击吸收功，与试样形状、截面尺寸、缺口形状和尺寸无关。
而实际上由试样截面尺寸和缺口形状及其尺寸的改变所引起的冲击吸收功K A 的变化，与缺口处净截面积并不成线性关系。
所以截面尺寸不同，所得的K a 也不同。
另一方面，试样断裂时伴随着试样部分体积的严重的塑性变形，也就是说，冲击吸收功消耗于产生两个新的自由表面和一部分体积的塑性变形上，因此，定义K a 为单位面积的冲击吸收功，并没有反映出冲击吸收功的实质。
目前，国际上通用以冲击功吸收K A 为冲断试样消耗的总功，只要试样符合标准，就不会出错，应用也简便。
但是进一步研究发现用K A 表示也存在问题，因为K A 值也不能完全代表试样断裂前所吸收的总功。
冲断试样消耗的总功可分为两部分，其一消耗于试样的变形和断裂；其二消耗于试样掷出及机座本身振动。
因此，所吸收的总功K A 为：K A ＝试样断裂吸收的能量+试样掷出功+机座振动+…。
由于一般情况下，后几项功很小，因此以K A 作为试样断裂所吸收的能量误差很小，有足够精度。
但对很脆的材料必须注意，不能用大能量摆锤进行实验，因为此时第一项较小，而后几项相对增大。
因此会引起较大测量误差。
（2） 断裂韧度断裂韧性是反映材料抵抗裂纹临界扩展的一种能力，它是材料固有的力学性能参数。
大量的试验表明，它一方面取决于材料的成分、组织和结构等内在因素，另一方面又受到加载速率、温度和试样厚度（即应力状态）等外在条件的影响。
相对材料的其他力学性能来说，材料的断裂韧度是一个比较敏感的力学性能指标，它对于材料研究、应用、制造工艺的选择以及零部件的失效分析有重要的意义。
评价材料断裂韧度最常用的指标是临界应力强度因子K IC 和和裂纹张开位移COD 。
①临界应力强度因子K IC按照应力强度因子的一般表达式，应力强度因子K I 与裂纹尺寸的平方根及垂直于裂纹的应力成正比。
当裂纹尺寸或应力增加时，K I 随之增加。
当K I 达到某一临界值K IC 时，裂纹处于临界状态，若K I 再增加，裂纹将会失稳扩展。
因此，裂纹失稳扩展的临界条件为：K I =K IC （3.1.3） 式中K IC 表示材料对裂纹扩展的抵抗能力，称为I 型受力时的临界应力强度因子，又称为平面应变断裂韧度（plane —strain fracture toughness ）。
K IC 是在裂纹尖端平面应变条件下的裂纹扩展阻力。
在传统的强度计算中，强度指标s σ和b σ与塑性指标δ和ψ之间是相互分割的，且塑性指标在强度计算中并不定量反映。
而K IC 既反映了材料的强度性能，又反映了材料的塑性性能。
断裂韧度K IC 的测试方法可按照《ASTM E399金属材料平面应变断裂韧性标准试验方法》、《GB4161-84金属材料平面应变断裂韧度K IC 试验方法》方法和《GB7732-87金属板材表面裂纹断裂韧度试验方法》进行。
②裂纹张开位移COD （crack opening displacement ）当裂纹尖端超过小范围屈服而进入大范围屈服时，以应力场的强弱来描述受力的大小已没有实际意义，因此断裂失稳扩展临界条件K I =K IC 也失效了。
在弹性断裂力学中，以裂纹张开位移法即COD 法应用最广。
研究表明，不同厚度试样在破坏时的临界张开位移基本相同。
因此可用裂纹张开位移作为断裂判断依据参量。
采用裂纹张开位移法即COD 法的断裂判据为：δ≤c δ （3.1.4） 式中 δ——外力所产生的裂纹张开位移；c δ——裂纹张开位移临界值，与线弹性断裂力学中的断裂韧性K IC 相似，它反映材料对裂纹开裂的抗力。
材料的c δ和K IC 之间存在下列近似的关系：2IC C s K E δσ= （3.1.5）式中 E ——弹性模量；s σ——屈服强度。
3.1.2 金属学基本知识概述1. 金属的晶体结构物质是由原子构成的。
根据原子在物质内部的排列方式不同，可将物质分为晶体和非晶体两大类。
由基本单元按一定间隔重复，按规则的排列方式构成的材料称为晶体。
而内部原子呈不规则排列的物质称为非晶体，所有固态金属都是晶体。
在固态金属中，晶体内部原子的排列方式称为晶体结构。
常见的晶体结构有：1. 体心立方晶格，如图3.1-1a 。
属于此类的金属有α—铁，δ—铁，Cr ，V ，β—Ti 等。
2. 面心立方晶格，如图3.1-1b 。
属于此类的金属有γ—铁，Al ，Cu，Ni 等。
3. 密排六方晶格，如图3.1-1C 。
属于此类的金属有Mg ，Zn ，α—Ti 等。
不同晶体结构的材料具有不同特性。
体心立方晶格的金属均具有较高强度、硬度、熔点，而塑性、韧性较差，且具有冷脆性；面心立方晶格的金属具有较好的塑性、韧性，没有冷脆性。
密排六方晶格强度低且塑性韧性差，一般不用作结构材料。
实际使用的金属是由许多晶粒组成的，叫做多晶体。
每一晶料相当于一个单晶体，晶粒内的原子排列是相同的，但不同晶粒的原子排列的位向是不同的，如图3.1-2所示。
晶粒之间的界面称为晶界。
晶界是一种晶格缺陷，具有以下特点：晶界处的原子能量高，相对不稳定，易被腐蚀；晶界杂质多，发生相变时先形成晶核，或先熔化；晶界能阻碍晶体滑移变形，具有强化作用。
此外，晶体内部还存在着不同位向差的小尺寸晶块组成的亚结构，其交界面称亚晶界。
亚晶界对材料的强度和硬度也有影响。
实际晶体的原子排列并非完美无缺，由于种种原因使晶体的许多部位的原子排列受到破坏，金属主体原子中存在的另类原子称为杂质，杂质和晶体中的原子排列错误统称为“缺陷”，包括点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷四类。
常见的晶格缺陷有空位，间隙原子，置代原子，位错等。
由空位，间隙原子，置代原子产生的缺陷属点缺陷。
基体原子称溶剂原子，杂质称溶质原子。
杂质处于溶剂原子之间的空间所构成的混合形式称间隙固溶体；杂质取代溶剂原子所构成的混合形式称置代固溶体。
线缺陷最主要的形式是位错，主要包括四种类型：刃型位错、螺型位错、混型位错以及位错环。
面缺陷包括自由表面、晶界、小角度倾斜或扭转晶界、孪晶界，以及亚晶界等。