金属的疲劳强度与硬度的关系

金属的疲劳强度和硬度之间存在着一定的关系。在机械工程和材料科学领域中，疲劳强度是指材料在循环载荷下所能承受的最大应力，而硬度则是材料抵抗切割和压缩的能力。

在一些情况下，疲劳强度和硬度之间存在正相关关系。比如，当材料硬度较高时，其晶界和位错的移动受到限制，使得材料更加抗疲劳。此外，硬度高的材料往往具有更好的耐磨性和抗腐蚀性，这些特性也有助于提高疲劳强度。

然而，在其他情况下，疲劳强度和硬度之间并不一定存在明显的关系。例如，在一些低温条件下，材料的疲劳强度高于其硬度。此外，疲劳强度还会受到材料的晶格结构、晶粒大小、缺陷和热处理等因素的影响，因此无法简单地通过硬度来预测材料的疲劳强度。

综上所述，金属的疲劳强度和硬度之间存在一定的关系，但该关系并不是绝对的，还需要考虑其他因素的影响。因此，在设计和选材过程中，需要综合考虑材料的多种性能指标，以确保其在使用中具有足够的强度和耐久性。

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硬度强度刚度区别

刚度、强度和硬度都是材料的力学性能（或称机械性能）指标。弹性变形——当外力去掉后能恢复到原来的形状和尺寸的变形。塑性变形——当外力去掉后不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。刚度——金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。硬度——金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。三者之间没有必然的联系，不过，硬度是一项综合力学性能指标，一般：硬度高的材料，其强度也高。金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（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。度、强度、刚度、塑性是常说的主要机械性能，另外还有弹性、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。要了解它们的区别，首先要了解相关概念： 1、硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（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。 2、刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的了或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。刚度要求对于某些弹性变形量超过一定数值后，会影响机器工作质量的零件尤

影响金属材料疲劳强度的八大因素

影响金属材料疲劳强度的八大因素材料的疲劳强度对各种外在因素和内在因素都极为敏感。外在因素包括零件的形状和尺寸、表面光洁度及使用条件等，内在因素包括材料本身的成分，组织状态、纯净度和残余应力等。这些因素的细微变化，均会造成材料疲劳性能的波动甚至大幅度变化。各种因素对疲劳强度的影响是疲劳研究的重要方面，这种研究将为零件合理的结构设计、以及正确选择材料和合理制订各种冷热加工工艺提供依据，以保证零件具有高的疲劳性能。 1.应力集中的影响常规所讲的疲劳强度，都是用精心加工的光滑试样测得的，然而，实际机械零件都不可避免地存在着不同形式的缺口，如台阶、键槽、螺纹和油孔等。这些缺口的存在造成应力集中，使缺口根部的最大实际应力远大于零件所承受的名义应力，零件的疲劳破坏往往从这里开始。理论应力集中系数Kt ：在理想的弹性条件下，由弹性理论求得的，缺口根部的最大实际应力与名义应力的比值。有效应力集中系数（或疲劳应力集中系数）Kf：光滑试样的疲劳极限σ-1与缺口试样疲劳极限σ-1n的比值。有效应力集中系数不仅受构件尺寸和形状的影响，而且受材料的物理性质、加工、热处理等多种因素的影响。有效应力集中系数随着缺口尖锐程度的增加而增加，但通常小于理论应力集中系数。疲劳缺口敏感度系数q：疲劳缺口敏感度系数表示材料对疲劳缺口的敏感程度，由下式计算。

q的数据范围是0-1，q值越小，表征材料对缺口越不敏感。试验表明，q 并非纯粹是材料常数，它仍然和缺口尺寸有关，只有当缺口半径大于一定值后，q值才基本与缺口无关，而且对于不同材料或处理状态，此半径值也不同 2.尺寸因素的影响由于材料本身组织的不均匀性以及内部缺陷的存在，尺寸增加造成材料破坏概率的增加，从而降低材料的疲劳极限。尺寸效应的存在，是把试验室小试样测得的疲劳数据运用于大尺寸实际零件中的一个重要问题，由于不可能把实际尺寸的零件上存在的应力集中、应力梯度等完全相似地在小试样上再现出来，从而造成试验室结果与某些具体零件疲劳破坏之间的互相脱节。 3.表面加工状态的影响机加工的表面总存在着高低不平的加工痕迹，这些痕迹就相当于微小缺口，在材料表面造成应力集中，从而降低材料的疲劳强度。试验表明，对于钢和铝合金，粗糙的加工（粗车）与纵向精抛光相比，疲劳极限要降低10%－20%甚至更多。材料的强度越高，则对表面光洁度越敏感。 4.加载经历的影响实际上没有任何零件是在绝对恒定的应力幅条件下工作，材料实际工作中的超载和次载都会对材料的疲劳极限产生影响，试验表明，材料普遍存在着超载损伤和次载锻炼现象。所谓超载损伤是指材料在高于疲劳极限的载荷下运行达到一定周次后，将造成材料疲劳极限的下降。超载越高，造成损伤所需的周次越短，如图1所示。图1 过载损伤界

金属材料的力学性能

金属材料的力学性能使用性能⎪⎩ ⎪⎨⎧性）高温。氧化性（热稳定化学性能：耐蚀性、抗密度、熔点等性、导热性、热膨胀、物理性能：电学性、磁、塑性、韧性、钢度等力学性能：强度、硬度工艺性能⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧切削加工焊接性压力加工（冲压性）铸造性可锻性金属材料的力学性能：金属材料在一定的温度条件和受外力作用下，抵抗变形、断裂的能力称材料的力学性能又称为机械性能。主要有四大指标： 1、强度指标：抗拉强度b σ 屈服强度s σ ：（疲劳强度、屈强比） 2、塑性指标⎩ ⎨⎧断面收缩率伸长率（延伸率）δ 3、硬度指标⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨⎧D HL HV HRC HB ）里氏硬度（）维氏硬度（）洛氏硬度（）布氏强度（ 4、韧性指标⎩⎨⎧IC k k K A a 断裂韧度冲击韧性 1、强度指标将规定尺寸的试棒在拉伸实验机上进行静拉伸实验，以测定该试件对外力载荷的抗力，可求强度指标和塑性指标。

（1）拉伸曲线图（2）应力应变图应力0A 外力=σ （单位面积所受力）应变0L L ∆= ε （单位长度的变形量）对原材料、焊接工艺及焊接试板均有严格的标准进行规定。对圆形拉伸试样分标准试样和比例试样，每种又分为长试样和短试样⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧==⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===（短）（长）任意选用比例试样：短试样）长试样）标距标准试样：直径0 06000000065.53.11(5(1020A L A L d d L d L L d （3）拉伸试验分为四个阶段中碳钢低碳钢（拉伸图）变形量ΔL （应变ε） σ标距L 0

①弹性变形阶段：变形量L ∆与外力（或应变和应力）成正比（即虎克定律）。该阶段最高值：e '：P σ：称比例极限（即保持直线关系的最大负荷）。 e σ：弹性极限：我们把材料产生最大弹性变形时的应力称由于检测精度，国标规定以残余变形量为0.01%时的应力为弹性极限。 A F e e =σ 应力：单位面积上材料抵抗变形的力称为应力。 )(20 m N P A P a =σ 国际单位：米、牛、秒制 ②屈服阶段屈服极限；材料承受的载荷不再增加而仍继续发生塑性变形即开始产生明显塑性变形时的最低应力值称为屈服极限。又叫屈服点，用s σ表示。 A P S s =σ 许多合金并没有明显的屈服现象，所以工程上规定了以试样产生的伸长量为试样长度的0.2%时的应力作为材料的条件屈服点，用2.0σ表示。（严格的也可以是1.0σ、05.0σ等）屈服阶段是由于材料内部晶格间发生滑移所至。 ③强化阶段

钢材的韧性名词解释

钢材的韧性名词解释钢材韧性的名词解释：韧性钢材在一定负荷下抵抗永久变形的能力称为钢材的韧性，其大小可用延伸率来表示。延伸率是指试样拉断时单位截面上所增加的长度(或横截面积)与原试样长度(或横截面积)之比。延伸率越大，则钢材的韧性越好。 2、硬度和强度的关系表面金属的硬度与抗压强度是正比例关系，而抗拉强度则与抗拉强度是正比例关系。因此，我们把抗压强度与抗拉强度的比值定义为钢材的硬度。抗压强度(单位面积上所受压力)与抗拉强度(单位长度上所受拉力)的比值称为钢材的抗拉强度。由此可知，抗压强度高的钢材，其硬度也高;反之亦然。另外，由于冲击韧性和疲劳极限与强度和硬度都有密切关系，因此，还可以利用冲击韧性和疲劳极限这两个指标综合衡量钢材的韧性。 1、强度和硬度的关系表面金属的硬度与抗压强度是正比例关系，而抗拉强度则与抗拉强度是正比例关系。因此，我们把抗压强度与抗拉强度的比值定义为钢材的硬度。抗压强度(单位面积上所受压力) 与抗拉强度(单位长度上所受拉力)的比值称为钢材的抗拉强度。由此可知，抗压强度高的钢材，其硬度也高;反之亦然。另外，由于冲击韧性和疲劳极限与强度和硬度都有密切关系，因此，还可以利用冲击韧性和疲劳极限这两个指标综合衡量钢材的韧性。 2、硬度和强度的关系表面金属的硬度与抗压强度是正比例关系，而抗拉强度则与抗拉强度是正比例关系。因此，我们把抗压强度与抗拉强度的比值定义为钢材的硬度。抗压强度(单位面积上所受压力)与抗拉强度(单位长度

上所受拉力)的比值称为钢材的抗拉强度。由此可知，抗压强度高的钢材，其硬度也高;反之亦然。另外，由于冲击韧性和疲劳极限与强度和硬度都有密切关系，因此，还可以利用冲击韧性和疲劳极限这两个指标综合衡量钢材的韧性。通常，将抗压强度与抗拉强度之比值的常用范围规定为100~350之间。 3、韧性和塑性的关系表面金属的韧性和塑性也有很大的相关性，在高温下的低碳钢也表现出较好的塑性和韧性，但当温度超过200~250 ℃时，低碳钢就逐渐变脆了。一般认为，韧性好的钢材在室温下加工时容易得到均匀、细小、且分布均匀的冷剪切断面;而塑性差的钢材则在这种情况下难以得到均匀细小的断面。

阐述金属材料的力学性能及其指标

阐述金属材料的力学性能及其指标在机械加工领域，常研究的金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：材料强度与塑性、材料硬度、冲击韧性与疲劳强度。通过对金属材料力学性能的研究，在满足零部件加工性能的同时，更好更合理的选材。一、强度与强度指标金属材料在机械加工时，承受静载荷的作用，其抵抗塑性变形或断裂的能力称之为强度。载荷就是金属材料在使用及加工过程中所承受的各种外力，其中载荷分为静载荷、冲击载荷、交变载荷。顾名思义静载荷就是力的大小和方向均不发生变化的载荷，而冲击载荷就是冲击力比较大，作用在工件上的时间比较短、速度比较快，交变载荷与静载荷相反，力的大小和方向随时间发生周期性的变化。我们所研究的强度指标就是在静载荷作用下研究的。屈服强度是用来表示金属材料强度指标最有效的形式。当金属材料受力达到一定程度出现屈服现象时，发生塑性变形并且变形能力不随力增加而改变，此时所对应的应力称之为屈服强度。在机械加工领域，常用到的材料一般不允许存在塑性变形，这就决定了屈服强度是我们设计零部件和选材的最主要依据。二、塑性与塑性指标金属材料在机械加工时承受载荷作用时发生变形，当载荷增加一定程度时发生断裂，在断裂前所承受的最大塑性变形的能力我们称之为材料塑性。拉伸试验是我们获得金属材料的强度和塑性指标最有效的试验。首先把被测材料加工成标准试样，将试样安装在拉伸试验机上通过缓慢施加拉伸载荷，获得拉伸载荷与式样伸长量的关系，即拉伸曲线。三、硬度和硬度试验金属材料的硬度就是指金属材料抵抗局部塑性变形和破坏的能力。金属材料的力学性能中最重要的指标之一就是硬度。与拉伸试验相比，硬度试验相对操作比较简单，可以直接在零部件表面进行试验，比较直观，应用比较广泛。硬度试验方法种类比较多，最常用的有以下三种试验方法。 1、布氏硬度试验法

强度与硬度的关系

强度与硬度的关系强度与硬度的关系 1.金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出。强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。强度是机械零部件首先应满足的基本要求。机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。 2.材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。这种方法称为锉试法这种方法不太科学。用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法。硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（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。 3.金属硬度与强度间有一定的对应关系，其换算见相关标准,均可到我的文档中下载。（1）GB/T 1172-1999黑色金属硬度与强度换算（2）GB/T 3771-1983铜合金硬度与强度换算（3）GBn 166铝合金硬度与强度换算值

金属材料的力学性能硬度韧性疲劳及工艺性能

第二节金属材料的力学性能（硬度、韧性、疲劳）及工艺性能一、复习要求 1知道硬度的概念； 2、熟悉硬度测试的方法及原理； 3、知道各种硬度测试的表示方法； 4、知道各种硬度测试方法的特点并能根据特点进行合理选用； 5、知道冲击韧性的概念并了解其测试原理、方法及适用； 6、知道疲劳的概念并了解其特征和产生疲劳的原因； 7、知道疲劳曲线和疲劳极限的概念并了解影响疲劳极限的因素； 8、了解工艺性能的种类及影响因素。二、课前自主复习（一）、复法指导 1复习内容 1）、硬度、韧性、疲劳概念； 2）、硬度、韧性、疲劳的测试方法及应用场合； 3）、影响硬度、韧性、疲劳的因素。 2、怎么复 1）、抓住载荷特性及衡量指标结合强度、塑性的概念对硬度、韧性、疲劳的概念进行比较记忆；2）、课堂以探究解析硬度、韧性、疲劳等知识应用选择来帮助同学理解知识为主； 3）、提出问题、分析问题、解决问题并及时巩固问题并学会对知识的迁移应用。（二）、知识准备 1）、硬度是指金属材料在静载荷的作用下抵抗局部变形特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 2）、硬度的测试方法有很多，最常用的有布氏硬度测试法、洛氏硬度测试法和维氏硬度测试法。分别用HB、HR、HV表示。 3）、布氏硬度值根据所采用的压头材料不一样，分别用符号HBS （钢球）和HBW （硬质合金球）表示。 4）、洛氏硬度有HRA、HRB、HRC三种标尺，压头型式分为120°的金刚石圆锥体和直径为 ①1.588mm的钢球两种。 5）、维氏硬度用的是136°的正四棱锥体金钢石压头。 6）、冲击韧性在指金属材料在冲击载荷的作用下而不破坏的能力。常用的测试方法有大能量一次冲击试验和小能量多次冲击试验，测试结果分别用冲击韧度a和规定冲击载荷下冲击的次数N表示的。 7）、疲劳是金属材料在交变载荷作用下虽然承受小于或远远小于屈服点的应力但在较长的时间后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象。 8）、疲劳曲线指的是作用的交变应力与循环次数的关系曲线。曲线表明金属承受的交变应力越小则断裂前的应力循环次数越多。 9）、疲劳极限是无限多次交变应力作用下而不破坏的最大应力。当应力为对称循环时，疲劳极限用符号0-1表示。 10）、工艺性能是指金属材料对不同加工工艺方法的适应能力,它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。 11）、衡量铸造性能的主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。

影响钢材疲劳强度的因素

影响钢材疲劳强度的因素来源：互联网 | 作者： | 2007-10-29| 编辑： admin 一、工作条件 1．载荷频率：在一定范围内可以提高疲劳强度； 2．次载锻炼：低于疲劳极限的应力称为次载。金属在低于疲劳极限的应力下先运转一定次数之后，则可以提高疲劳极限，这种次载荷强化作用称为次载锻炼。这种现象可能是由于应力应变循环产生的硬化及局部应力集中松弛的结果。 3．温度：温度降低，疲劳强度升高，温度升高，疲劳强度降低。 4．腐蚀介质：具有腐蚀性的环境介质因使金属表面产生蚀坑缺陷，将会降低材料疲劳强度而产生腐蚀疲劳。腐蚀疲劳曲线无水平线段．即不存在无限寿命的疲劳极限，只有条件疲劳极限。二．表面状态及尺寸因素的影响 1.应力集中：机件表面的缺口应力集中，往往是引起疲劳破坏的主要原因。一般用Kt表示应力集中程度，用Kf和qf说明应力集中对疲劳强度的影响程度。 2.表面状态（1）表面粗糙度:愈低，材料的疲劳极限愈高；愈高，疲劳极限愈低。材料强度愈高，表面粗糙度对疲劳极限的影响愈显著。表面加工方法不同，所得到的粗糙度不同。（2）抗拉强度:愈高的材料，加工方法对其疲劳极限的影响愈大。因此，用高强度材料制造受循环载荷作用的机件时，其表面必须经过更加仔细的加工，不允许有刀痕、擦伤或者大的缺陷，否则会使疲劳极限显著降低。 3．尺寸因素：机件尺寸对按劳强度也有较大的影响，在弯曲、扭转载荷作用下其影响更大。一般来说，随着机件尺寸的增大，其疲劳强度下降，这种现象称为疲劳强度尺寸效应。其大小可用尺寸效应系数表示。三．表面强化及残余应力的影响表面强化处理具有双重作用：提高表层强度；提供表层残余压应力，抵消一部分表层拉应力。