金属材料力学性能试验
金属行业金属材料的力学性能测试方法
金属行业金属材料的力学性能测试方法金属材料的力学性能测试是金属行业中非常重要的一项工作，它可以用来评估金属材料的力学性能，帮助我们了解这些材料在实际应用中的表现和可靠性。
本文将介绍几种常用的金属材料力学性能测试方法，并对其原理和应用进行详细说明。
一、拉伸试验拉伸试验是测量金属材料在拉伸过程中的力学性能的一种常用方法。
它通过施加拉伸载荷并记录应力和应变的变化来评估材料的强度、延展性和韧性等指标。
在拉伸试验中，常用的测试参数包括屈服强度、断裂强度、断裂延伸率等。
二、硬度测试硬度测试是评估金属材料硬度的方法之一，它可以用来衡量金属材料抵抗形变和破坏的能力。
常见的硬度测试方法有洛氏硬度测试、巴氏硬度测试和维氏硬度测试等。
这些测试方法都通过施加一定压力并测量材料表面的印痕或弹痕来评估材料的硬度。
三、冲击试验冲击试验是评估金属材料在受冲击载荷下的抗冲击性能的方法之一。
常用的冲击试验方法包括冲击弯曲试验和冲击拉伸试验等。
这些试验通过施加冲击力并记录材料的断裂形态和断裂能量来评估材料的韧性和抗冲击能力。
四、压缩试验压缩试验是测量金属材料在受压载荷下的力学性能的方法之一。
它可以用来评估金属材料的强度、稳定性和抗压能力等指标。
在压缩试验中，常用的测试参数包括屈服强度、最大压缩应力和压缩模量等。
五、扭转试验扭转试验是测量金属材料在扭转载荷下的力学性能的一种常用方法。
它可以用来评估金属材料的刚度、强度和韧性等指标。
在扭转试验中，通过施加扭矩并记录应力和应变的变化来评估材料的扭转性能。
总结：金属行业中，对金属材料的力学性能进行测试是非常重要的工作。
本文介绍了几种常用的金属材料力学性能测试方法，包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验、压缩试验和扭转试验等。
通过这些测试方法，我们可以全面了解金属材料的力学性能，为金属行业的生产和应用提供科学的依据。
在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的测试方法，以确保金属材料的安全可靠性。
金属材料的力学性能与测试方法
金属材料的力学性能与测试方法导语：金属材料作为一种重要的结构材料，其力学性能对于工程设计和材料选择具有重要的影响。
本文将介绍金属材料的力学性能参数及其测试方法，以及测试过程中需要注意的问题。
一、金属材料的力学性能参数金属材料的力学性能参数主要包括强度、延展性、硬度、韧性、疲劳性和冷加工性等。
1. 强度强度是金属材料的抗拉、抗压、抗弯或剪切等力学性能的表征。
常见的强度参数有屈服强度、抗拉强度、抗压强度和抗弯强度等。
屈服强度指的是金属材料开始产生塑性变形时所经受的最大应力；抗拉强度指的是金属材料在拉伸断裂之前能承受的最大应力。
2. 延展性延展性是材料在拉伸过程中的塑性变形能力。
常见的延展性参数有延伸率和断面收缩率等。
延伸率是指金属样品在拉伸过程中断裂前的伸长程度；断面收缩率是指拉伸断裂后试样的横截面积缩小的比例。
3. 硬度硬度是金属材料抵抗表面压痕或穿刺的能力。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
4. 韧性韧性是金属材料在受到冲击或扭曲力作用下的能量吸收能力。
常见的韧性测试方法包括冲击试验和扭转试验。
5. 疲劳性疲劳性是金属材料在交变应力作用下的抗疲劳性能。
常见的疲劳测试方法有拉伸疲劳试验和弯曲疲劳试验等。
6. 冷加工性冷加工性是指金属材料在冷变形（如冷轧、冷拔等）过程中的变形能力。
冷加工性好的金属材料可以在变形过程中获得较高的强度和硬度。
二、金属材料的力学性能测试方法1. 拉伸试验拉伸试验是测量金属材料强度和延展性的常用方法。
该试验通过施加拉应力使金属样品产生塑性变形，测量应力和应变相关的参数以评估材料的机械性能。
2. 压缩试验压缩试验是测量金属材料抗压强度和压缩性能的方法。
该试验通过施加压应力使金属样本发生塑性变形，测量相应的应力和应变以评估材料的机械性能。
3. 弯曲试验弯曲试验是测量金属材料抗弯强度和韧性的常用方法。
该试验通过在金属样品上施加弯曲力，通过测量不同位置上的应变和应力来评估材料的机械性能。
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。
金属材料静态力学性能测试
金属材料静态力学性能测试一、实验目的和内容1、测定金属材料的拉伸、压缩和扭转时力学性能参数，如屈服极限，强度极限等；2、观察实验现象，并比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的变形及破坏形式。
3、比较金属材料在拉伸、压缩和扭转时的力学性能特点。
二、实验名称拉伸试验，压缩试验，扭转实验。
三、实验设备电子式万能材料试验机（WDW3100型） 电子扭转试验机 游标卡尺四、试件1、拉伸试验所采用的试件试件采用两种材料：低碳钢和铸铁。
低碳钢属 于塑性材料；铸铁属于脆性材料。
试件的外形如图 1所示。
本实验采用的试件是GB228-87规定的“标 准试件”中的一种。
试件的标距等截面测试部分长度mm l 1000=，直径mm d 100=。
2、压缩试验所采用的试件试件的形状如图2所示，本实验采用的试件是国际规定的“标准试件”中的一种。
图2 压缩试件3、扭转试验所采用的试件采用标准试件，类似拉伸试件。
五、实验原理拉伸实验原理：d 0压缩实验原理：扭转实验原理：六、实验方法及步骤（一）拉伸试验测定一种材料的力学性能，一般应用一组试件（3～6根）来进行，而且应该尽可能每一根试件都测出所要求的性能。
我们主要是学习试验方法，所以我们测定低碳钢σs、σb、δ、ψ的拉伸试验只用一根试件来进行。
其试验步骤如下：1、测量试件尺寸，主要是测量试件的直径和标距。
在标距部分取上、中、下三个截面，对每一个截面用游标卡尺（精度0.02mm）测量互相垂直方向的直径各一次，取其平均值最小截面处的平均直径作为试件的直径。
2、顺时针旋转钥匙打开试验机。
3、用远控盒调整上下夹头的位置，将试件装在实验机的夹具上。
4、打开实验软件，先点联机按钮，然后设置参数。
点击参数录入按钮,输入试验编号及试样参数等。
点击参数设置按钮，输入试验开始点、横梁速度及方向等。
5、选择试验编号和实验曲线，将负荷与位移清零。
6、点击“试验开始”按钮，开始式样，同时仔细观察试样在试验过程中的各种现象。
金属材料力学性能实验报告
金属材料力学性能实验报告姓名：班级：学号：成绩：实验名称实验一金属材料静拉伸试验实验设备1）电子拉伸材料试验机一台，型号HY-100802）位移传感器一个；3）刻线机一台；4）游标卡尺一把；5）铝合金和20#钢。
试样示意图图1 圆柱形拉伸标准试样示意图试样宏观断口示意图图2 铝合金试样常温拉伸断裂图和断口图（和试样中轴线大约成45°角的纤维状断口，几乎没有颈缩，可以知道为切应力达到极限，发生韧性断裂）图3 正火态20#钢常温拉伸断裂图和断口图（可以明显看出，试样在拉断之后在断口附近产生颈缩。
断口处可以看出有三个区域：1.试样中心的纤维区，表面有较大的起伏，有较大的塑性变形；2.放射区，表面较光亮平坦，有较细的放射状条纹；3.剪切唇，轴线成45°角左右的倾斜断口） 原始数据记录表1 正火态20#钢试样的初始直径测量数据（单位：mm ） 左 中 右 平均值 9.90 10.00 10.009.97 9.92 10.00 10.00 10.00 10.00 9.92左 中 右 平均值 8.70 8.72 8.68 8.69 8.68 8.70 8.70 8.64 8.72 8.70 表2 时效铝合金试样的初始直径测量数据（单位：mm ）两试样的初始标距为050 L mm 。
表3 铝合金拉断后标距测量数据记录（单位：mm ）AB BC AB+2BC 平均 12.32 23.16 58.64 58.7924.0217.4658.94测量20#钢拉断后的平均标距为u L =69.53 mm ，断口的直径平均值为u d =6.00 mm 。
测量得到铝合金拉断后的断面直径平均值为7.96mm 。
数据处理：1.20#钢正火材料（具有明显物理屈服平台的材料）20#钢正火材料试样的载荷-位移曲线试验结果见图4。
（1）由图可得各特征力值及对应的位移值分别为： 比例伸长力20.6 kN p F =；下屈服力24.5 kN el F =；最大力37.2 kN m F =； 断裂载荷27.1 kN F F =； 断裂后塑性伸长21.4 mm F L ∆=； 断裂后弹性伸长 2.4 mm e L ∆=。
金属的力学性能及试验方法
金属的力学性能及试验方法金属是指具有良好导电、导热性能，具有一定塑性和可锻性，通常为固态的元素或化合物。
在工业生产和建筑施工中，常常用到金属材料，因此了解金属的力学性能和试验方法非常重要。
本文将从金属的力学性能、力学试验和金属材料的应用等方面进行阐述。
1. 强度金属材料的强度是指抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉、抗压、抗剪等强度来表示。
抗拉强度是指钢材在受到拉应力时发生的拉断应力最大值，抗压强度是指钢材在受到压应力时发生的压缩应力最大值，抗剪强度是指钢材在受到剪应力时发生的剪切应力最大值。
不同的金属材料的强度不同，可以通过力学测试来得到不同金属材料的强度值。
2. 塑性金属材料的塑性是指金属在受到外力作用下发生形变的能力。
通常用屈服点、延伸率和冷弯性能等来表示。
屈服点是指金属在受到拉应力时发生的弹性变形后，开始出现塑性变形的应力值。
延伸率是指金属在拉伸过程中能够完全拉开的长度与原长度之比，冷弯性能是指金属材料在冷弯时所能承受的最大应力值，一般来说，塑性强的金属材料能够承受更大的拉应力，延伸率也会更高，因此在一些需要有一定塑性和可锻性的场合，如汽车制造和机械制造等，常常使用具有良好塑性和可锻性的金属材料。
3. 硬度硬度是指金属材料抵抗刻擦的能力，即金属材料的表面极其内部能够承受的压力的大小。
硬度的测量有多种方法，如布氏硬度、Vickers硬度、洛氏硬度等。
不同的测量方法所得到的硬度值也不同。
1. 拉伸试验拉伸试验是最为常见的一种力学试验方法，用于测量金属材料的强度、塑性和弹性等力学性能。
试样用钳夹好，一头通过万能试验机的拉伸机械臂和传感器连接，另一头通过夹具固定。
在破断前，可以通过读数器和试验机的力值计算出试样在拉伸过程中出现的最大应力值。
2. 压缩试验压缩试验是测量金属材料抵抗压缩力的试验方法，试样一般为柱形。
试样被夹具夹紧，然后放入万能试验机的压缩机械臂下方进行压缩。
通过试验机内的传感器可以测量到试样在压缩过程中的应力值，以及当试样发生变形时所受到的最大压力值。
金属材料力学性能测试规范
金属材料力学性能测试规范一、金属材料力学性能测试的重要性金属材料的力学性能是指材料在受到外力作用时所表现出的特性，包括强度、硬度、韧性、塑性等。
这些性能直接影响着材料在实际应用中的可靠性和安全性。
例如，在建筑领域，钢材的强度决定了建筑物的承载能力；在机械制造中，零部件的硬度和韧性关系到其使用寿命和运行稳定性。
因此，通过科学、规范的测试方法获取准确的力学性能数据，对于材料的选择、设计和质量控制具有重要意义。
二、常见的金属材料力学性能测试项目1、拉伸试验拉伸试验是评估金属材料强度和塑性的最基本方法。
通过对标准试样施加逐渐增加的轴向拉力，测量试样在拉伸过程中的变形和断裂特性。
主要测试指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率等。
2、硬度试验硬度是衡量金属材料抵抗局部变形能力的指标。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。
硬度测试可以快速、简便地评估材料的硬度分布和加工硬化程度。
3、冲击试验冲击试验用于测定金属材料在冲击载荷下的韧性。
通过使标准试样承受一定能量的冲击，观察试样断裂的情况，计算冲击吸收功，以评估材料的抗冲击性能。
4、疲劳试验疲劳试验模拟材料在交变载荷作用下的失效行为。
通过对试样进行多次循环加载，记录试样发生疲劳破坏的循环次数，从而评估材料的疲劳强度和寿命。
三、测试设备和仪器1、万能材料试验机万能材料试验机是进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试的主要设备。
它能够精确控制加载速率和测量试样的变形。
2、硬度计根据不同的硬度测试方法，选择相应的硬度计，如布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。
3、冲击试验机冲击试验机用于进行冲击试验，常见的有摆锤式冲击试验机和落锤式冲击试验机。
4、疲劳试验机疲劳试验机专门用于进行疲劳性能测试，包括旋转弯曲疲劳试验机、轴向疲劳试验机等。
四、试样制备试样的制备是保证测试结果准确性的关键环节。
试样的尺寸、形状和加工精度应符合相关标准的要求。
1、拉伸试样通常采用圆形或矩形截面的试样，其标距长度、直径或宽度等尺寸应根据材料的种类和测试标准进行确定。
金属材料力学性能测试与分析实验报告
金属材料力学性能测试与分析实验报告摘要：本实验旨在通过对金属材料的力学性能进行测试和分析，以探究其力学行为和性能。
在本实验中，我们选取了一种常见的金属材料进行测试，并使用了相关的测试方法和设备，包括拉伸试验、硬度测试和冲击试验。
通过对实验结果的分析与比较，我们探讨了该金属材料的力学性能表现以及对其应用的影响。
实验结果显示，该金属材料表现出高强度、良好的塑性和韧性，适用于各种工程应用。
1. 引言金属材料是广泛应用于工程领域的重要材料，其力学性能直接关系到其在工程中的可靠性和安全性。
因此，了解金属材料的力学性能是进行工程设计和材料选择的基础。
本实验旨在通过力学性能测试来了解金属材料的力学特性和表现，以提供工程实践的依据。
2. 实验方法和设备2.1 材料样品选择选取了某种常见的金属材料作为研究对象，样品形状和尺寸符合标准要求。
2.2 拉伸试验使用拉伸试验机进行拉伸试验，按照标准规范进行测试，记录载荷-位移曲线，计算材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后延伸率等指标。
2.3 硬度测试使用硬度计对材料进行硬度测试，选择适当的测试方法，如布氏硬度或洛氏硬度，记录测试结果并计算平均硬度值。
2.4 冲击试验利用冲击试验机对材料进行冲击试验，记录冲击能量和冲击韧性等指标。
3. 实验结果与分析3.1 拉伸试验拉伸试验结果显示，该金属材料在加载过程中呈现明显的弹性阶段、塑性阶段和断裂阶段。
载荷-位移曲线呈现出典型的应力-应变曲线特征。
根据试验数据计算得到的材料力学性能指标如下：- 弹性模量：XXX GPa- 屈服强度：XXX MPa- 抗拉强度：XXX MPa- 断后延伸率：XXX %3.2 硬度测试通过硬度测试，我们得到了该金属材料的平均硬度值为XXX。
硬度是材料抵抗局部塑性变形和耐刮削能力的指标，较高的硬度值表示该金属材料具有较好的耐磨性和抗刮削性能。
3.3 冲击试验冲击试验结果显示，该金属材料在受到冲击负荷时具有较高的韧性和抗冲击性能。
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• 断面收缩率 Z --试样拉断后，颈缩处横截面的最大 缩减量与原始横截面积的百分比。 • 断面收缩率Z的测定：测出断裂后试样颈缩处最小 横截面积 Su。
S 0 Sμ 100% S0
颈缩
• 铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同， 但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢， 其应力应变曲线如图2－5所示。铸铁从开始受力 直至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段， 也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线，这说明引 起试样破坏的原因是最大拉应力。
强化阶段：经过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形必须增加拉力。 颈缩阶段：在试件某一薄弱的横截面处发生急剧的局部收缩，横截面 d)断裂
颈缩
上屈服点的数值与试样形状、加载速度等因素有关，一般是 不稳定的；下屈服点则有比较稳定的数值，能够反映材料的 性能。通常就把下屈服点称为屈服点，而下屈服点对应的应 力值称为屈服强度。
抗拉强度Rm • 抗拉强度(Rm) ---试样拉伸过程中最大试验力所 对应的应力。
Fm Rm So
• 断后伸长率---试样拉断后，标距部分的残余伸 长与原始标距的百分比。 • 断后伸长率A的测定：将拉断后的试样的断裂部 分在断裂处紧密对接在一起，测出试样断裂后标 距间的长度Lμ。
Lμ L 0 A 100% L0
断面收缩率(Z)：断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积(So)之 比的百分率。
低碳钢的拉伸应力-应变曲线
应力
屈服阶段
颈缩阶段
抗拉强度(Rm)：tensile strength 相应最大力(Fm)的应力。
强化阶段
下屈服强度 ReL
Rm
断裂
Fm S0
S0：试样原始横截面积
屈服强度：yield strength 当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间 达到塑性变形发生而力不增加的应力点， 应区分上屈服强度和下屈服强度。 应变 上屈服强度(ReH)：upper yield strength 试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。
适用范围: 测量薄板类 ;
HV≈HBS ;
冲击韧性( notch toughness ):
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
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。
洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度计
h1-h0
维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
金属材料力学性能试验
一、力学性能的定义
• 力学性能是指材料在外加载荷与环境因素联合作 用下表现的行为，也就是材料抵抗外加载荷引起 变形和断裂的能力。
• 拉伸实验是应用最广泛的力学性能实验方法。拉 伸实验测定的力学性能指标称为拉伸性能，是材 料的基本力学性能，是各种材料结构强度设计的 主要依据，是评定、选定材料的主要依据。 • 对于某些脆性材料，一般采用弯曲或压缩实验测 定材料力学性能。
第二节：硬度
硬度( hardness ):是指材料抵抗其他硬物体压 入其表面的能力 •常用测量硬度的方法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
适用范围:
＜450HBS;
＜650HBW;
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
弹性阶段
O
下屈服强度(ReL)：lower yield strength
在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。
根据低碳钢应力-应变曲线不同阶段的变形特征，整个拉伸过程依次分为： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
弹性阶段：当外力解除后变形能够全部消除、恢复原状，为弹性变形。
屈服阶段：开始产生塑性变形，即当外力解除后，变形不能完全恢复，而残留下一部分变形。
规定非比例延伸强度(Rp)
非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规 定的百分率，例如RP0.2， 表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 其他金属材料的拉伸实验和低碳钢拉伸实验方法相同，但材料所显示出来的力学性能有很 大差异。下图给出了锰钢、硬铝、退火球墨铸铁和45 钢的应力-应变图。这些材料都是塑性材料， 但前三种材料没有明显的屈服阶段。对于没有明显屈服阶段的塑性材料，通常规定以产生0.2%塑 性应变时所对应的应力值作为材料的名义屈服极限，以RP0.2表示。
二、拉伸试验中的基本概念
应力：应力是在它所作用面积上的力，用N/mm2表示。 在米制单位中，用千帕（kPa）或兆帕（MPa）表示。
1)圆形截面
2)矩形截面
a b l0
四种形式的应力
• • • •
拉应力是能够使材料伸长的应力。 压应力是能使材料缩短的应力。 剪切应力是能使材料沿应力平行方向产生位移的应力。 扭转应力是能使材料的两个底面沿相反方向产生扭动的 应力。
应变是被测试材料尺寸的变化率，它是 加载后应力引起的尺寸变化。 由于应变是一个变化率，所以它没有单 位。
长度的变化量 应变 原始长度
应变的计算
有关拉伸试样的基本术语
原始标距(Lo)：施力前的试样标距。 断后标距(Lu)：试样断裂后的标距。 平行长度(Lc)：试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。 断后伸长率(A)：是断后标距的残余伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。