材料力学性能对比
材料的力学性能有哪些

材料的力学性能有哪些
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能,包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等。
这些性能对于材料的工程应用具有重要意义,下面将分别对材料的力学性能进行详细介绍。
首先,材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
强度高的材料能够承受更大
的外力而不会发生破坏,因此在工程结构中具有重要的应用价值。
材料的强度可以通过拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等方法进行测试,常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、屈服强度等。
其次,材料的韧性是指材料抵抗断裂的能力。
韧性高的材料能够在外力作用下
发生一定程度的变形而不会立即破坏,具有良好的抗冲击性和抗疲劳性。
材料的韧性可以通过冲击试验、断裂试验等方法进行测试,常见的韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。
此外,材料的硬度是指材料抵抗局部变形的能力。
硬度高的材料能够抵抗划痕
和压痕,具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
材料的硬度可以通过洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等方法进行测试,常见的硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。
最后,材料的塑性是指材料在外力作用下发生永久形变的能力。
具有良好塑性
的材料能够在加工过程中进行塑性变形,具有良好的可加工性和成形性。
材料的塑性可以通过拉伸试验、压缩试验等方法进行测试,常见的塑性指标包括延伸率、收缩率等。
综上所述,材料的力学性能包括强度、韧性、硬度、塑性等多个方面,这些性
能对于材料的工程应用具有重要的影响。
通过对材料的力学性能进行全面的测试和评价,可以为工程设计和材料选择提供重要的参考依据,保证工程结构的安全可靠性。
材料力学性能测试及其结果解读

材料力学性能测试及其结果解读材料力学性能测试是一种用来评估材料力学特性的有效方法。
通过测试不同材料的强度、硬度、韧性、延展性等性能参数,可以了解材料的力学性能,为材料的选用和设计提供重要依据。
本文将介绍材料力学性能测试的基本原理和常用方法,并对测试结果进行解读。
一、材料力学性能测试的基本原理材料力学性能测试主要依靠实验方法来获取材料的物理性质和力学性能。
其基本原理是通过施加一定的外力或载荷到材料上,测量材料在这种外力或载荷作用下的响应,以确定材料的力学特性。
常见的材料力学性能参数包括强度、硬度、韧性和延展性等。
强度是指材料在外力作用下所能承受的最大应力值,常用参数有抗拉强度、屈服强度和抗压强度等。
硬度是指材料抵抗外界物体穿透、切割、碾压的能力,常用参数有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
韧性是指材料能够吸收外力并进行塑性变形的能力,常用参数有断裂韧性和冲击韧性等。
延展性是指材料在外力作用下能够产生永久塑性变形的能力,常用参数有伸长率和断面收缩率等。
二、常用的材料力学性能测试方法1. 拉伸测试:拉伸测试是评估材料抗拉强度和延展性能的常用方法。
该方法将材料制成规定形状的试样,在拉伸机上施加外力,测量试样在拉伸过程中的应力和应变,进而得到材料的力学性能参数。
2. 压缩测试:压缩测试用于评估材料的抗压强度和韧性。
该方法将材料制成规定形状的试样,在压力机上施加外力,测量试样在压缩过程中的应力和应变,从而确定材料的力学性能。
3. 硬度测试:硬度测试是评估材料抵抗外界物体穿透、切割、碾压的能力的常用方法。
常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等,利用不同的硬度计测量试样在受载后的硬度值,以评估材料的硬度特性。
三、对材料力学性能测试结果的解读1. 强度解读:强度是评估材料在外力作用下的抵抗能力,通常以抗拉强度和屈服强度为指标。
抗拉强度是材料在拉伸过程中能够承受的最大应力值,屈服强度是材料开始产生塑性变形的临界点。
03-材料的力学性能

其它塑性材料拉伸时的力学性能
σ /MPa
900 700 500 300 100 0 10 20 30 40 50 60
σ 锰钢
b a σ 0.2
镍钢
青铜 ε(%) 0.2 ε (%)
断裂破坏前产生很大塑性变形; 没有明显的屈服阶段。
名义屈服 极限σ 0.2
脆性材料拉伸时的力学性能
σ /MPa
500 400 300 200 100 0 0.2 0.6 1.0 1.4
ε(%)
铸铁压缩时的σ ~ ε 曲线
反映材料力学性能的主要指标
强度性能 反映材料抵抗破坏的能力,塑性材料: σs 和 σb ,脆性材料:σb ; 弹性性能 反映材料抵抗弹性变形的能力:E; 塑性性能 反映材料具有的塑性变形能力: δ和ψ 。
塑性材料在断裂时有明显的塑性变形;而脆性材料 在断裂时变形很小。 塑性材料在拉伸和压缩时的弹性极限、屈服极限和 弹性模量都相同,它的抗拉和抗压强度相同。而脆性 材料的抗压强度远高于抗拉强度。
b a
拉伸试验结果分析(低碳钢)
虎克定律: 虎克定律:当σ ≤ σp ( σe ) 时,应力与应变成直 线关系,即
σ = Eε σ E = = tgϑ ε
E称为材料的弹性模量, 单位:N/m2, Pa, MPa
拉伸试验结果分析(低碳钢)
E的物理意义 的物理意义 P ∆l σ= ε= 将 A0 l0 代入
现象:试件某个部位突然变细,出现局部收缩——颈缩。 现象
特点: 特点 a、df曲线开始下降,产生变形所需拉力P逐渐减小; b、实际应力继续增大,但σ 为名义应力,A变小没 有考虑,所以d点后σ ~ ε曲线向下弯曲; c、到达f点时,试件断裂。
拉伸试验结果分析(低碳钢)
材料的力学性能

试题内容:直径为d的拉伸比例试样,其标距长度l只能为10d。
( )试题答案:答:非试题内容:直径为d的拉伸比例试样,其标距长度l只能为5d。
()试题答案:答:非试题内容:圆柱形拉伸试样直径为d,常用的比例试样其标距长度l是5d或10d。
()试题答案:答:是试题内容:直径为d的拉伸非比例试样,其标距长度l和d无关。
()试题答案:答:是试题内容:Q235钢进入屈服阶段以后,只发生弹性变形。
()试题答案:答:非试题内容:低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后,只有塑性变形。
()试题答案:答:非试题内容:低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后,只发生线弹性变形。
()试题答案:答:非试题内容:低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后,发生弹塑性变形。
( )试题答案:答:是试题内容:低碳钢拉伸应力-应变曲线的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ,则其屈服极限s σ为1s σ。
( )试题答案:答:非试题内容:低碳钢拉伸应力-应变曲线的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ,则其屈服极限s σ为2s σ。
( )试题答案:答:是试题内容:拉伸试验测得材料的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ,则材料的屈服极限s σ为22s 1s σσ+。
( )试题答案:答:非试题内容:拉伸试验测得材料的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ,则材料的屈服极限S σ为22s 1s σσ-。
( )试题答案:答:非铸铁的强度指标是s σ。
( )试题答案:答:非试题内容:铸铁的强度指标是b σ。
( )试题答案:答:是试题内容:铸铁的极限应力是s σ和b σ。
( )试题答案:答:非试题内容:铸铁的强度指标是δ和s σ。
( )试题答案:答:非试题内容:材料的塑性指标有s σ和b σ。
( )试题答案:答:非试题内容:材料的塑性指标有s σ和ε。
( )试题答案:答:非材料的塑性指标有δ和ψ。
( )试题答案:答:是试题内容:材料的塑性指标有s σ、ε和ψ。
工程材料的力学性能

工程材料的力学性能
目录
contents
引言 弹性性能 塑性性能 强度性能 韧性性能 工程材料的实际应用
01
引言
力学性能是指材料在受到外力作用时表现出来的性质,包括强度、硬度、塑性、韧性等。
定义
工程材料的力学性能是决定其承载能力和耐久性的关键因素,对于工程安全和经济效益具有重要意义。
重要性
定义与重要性
提高材料的疲劳强度可以通过优化材料成分、改变加工工艺、强化表面处理等方法实现。
06
工程材料的实际应用
机械制造
钢铁材料是机械制造行业的基础材料,用于制造各种机械设备、交通工具和零部件,其耐磨、耐压、耐腐蚀的特性保证了设备的稳定性和可靠性。
建筑结构
钢铁材料广泛应用于桥梁、高层建筑、工业厂房等建筑结构中,以其高强度、高韧性、可塑性强的特点满足各种建筑需求。
韧性性能
冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗破坏的能力。
材料的冲击韧性与其内部结构、温度、杂质等因素有关。
冲击韧性通常用冲击功、冲击强度等参数来衡量。
冲击韧性对于材料的抗冲击性能和安全使用具有重要的意义。
冲击韧性
断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力,是评价材料抵抗脆性断裂的重要指标。
材料的断裂韧性与其内部结构、温度、加载速率等因素有关。
详细描述
剪切模量是指在剪切应力作用下,材料抵抗剪切变形的能力。它是材料剪切刚度的度量。剪切模量越大,材料抵抗剪切变形的能力越强。
应用场景
在工程设计中,剪切模量是重要的设计参数,用于计算结构件的剪切强度和稳定性,以及预测材料在受力条件下的变形行为。
03
塑性性能
总结词
屈服强度是工程材料在受到外力作用时,开始发生屈服现象的应力极限。
《材料的力学性能》课件

# 材料的力学性能 材料力学性能的概念以及其重要性。
简介
材料力学性能是指材料在受力或变形时所表现出的力学行为。具体包括弹性模量、硬度、抗拉强度和延伸率、 疲劳性能以及韧性等多个方面。
弹性模量
弹性模量是衡量材料在受力后恢复原状的能力。它的测量方法有多种,如张拉试验、压缩试验等。弹性模量的 应用广泛,可以用于材料的设计和优化。
硬度
硬度是材料抵抗外界物体对其表面产生塑性变形的能力。硬度的测量方法有 多种,如洛氏硬度、布氏硬度等。不同硬度对应不同材料类型,可以用于材 料的鉴定。
抗拉强度和延伸率
抗拉强度是材料抵抗外界拉伸力量的能力,延伸率表示材料在被拉伸后能够 变长的程度。抗拉强度和延伸率的测量方法有多种,广泛应用于材料的性能 评估和周期性荷载作用时的抗性能。疲劳性能的测量方法有多种,影响因素包括材料的 应力集中、引入缺陷等。预测和评估疲劳寿命对材料的可靠性设计至关重要。
韧性
韧性是材料在受力时能够吸收大量能量而不断变形的能力。韧性的测量方法 有多种,如冲击试验等。韧性的应用广泛,特别适用于需要抵抗冲击的工程 材料。
总结
材料力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标。通过评估材料的弹性、 硬度、抗拉强度和延伸率、疲劳性能以及韧性等性能指标,可以为材料的选 择、设计和优化提供指导。展望未来,材料力学性能的发展趋势包括多功能 材料的设计和制备,以及对环境和能源的可持续性要求。
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。
材料力学性能
疲劳极限 未ຫໍສະໝຸດ 透深度(MPa)未焊透深度
(MPa)
完全焊透
260
(0.24~0.28)δ
81
(0.05~0.06)δ
186
(0.43~0.46)δ
60
(0.11~0.16)δ
132
疲劳极限
表5-6
表5-6中列出了未焊透深度对焊接接头脉动疲劳极限 的影响(δ为板厚)
1.4
St52
0
191
326
1.7
-1.0
139
201
1.45
St37
0
103±14.7
260
2.3
图中b)
-1.0
71±15.7
162
2.5
St52
-1.0
78
201
2.6
St37
0
88
260
2.95
图中c)
-1.0
39
162
4.15
表5-4 十字接头的疲劳极限
a)
b)
c)
大量试验表明,除各种焊接接头的几何尺寸因素造成应力集中(应力分布不均匀)外,焊趾处还存在着微小的气孔、未焊透、细小的尖锐熔渣楔块以及沿熔合线的轻微咬边(见图3-11)。熔渣楔块的平均尺寸为0.15mm,咬边深度在0.1mm以下,它们是一般探伤方法不能检查出来的微小缺陷。
图5-3角接接头的破坏形式 (黑点表示裂纹的开始点)
3.角接焊缝 角接焊缝的破坏形式有以下几类: (1)在不承载的横向角焊缝中,疲劳裂纹发生在焊趾处,见图5-3(a)中①; (2)对于承载的横向角焊缝,裂纹起始于焊趾①或焊根②,见图5-3(b); (3)对于承载和不承载的纵向角焊缝,裂纹都起始于焊缝两端① ② ,见图5-3(c)、(d)。
工程材料的力学性能
练习题二
某工厂买回一批材料(要求: бs≥230MPa;бb≥410MPa;δ5≥23%; ψ≥50%).做短试样(l0=5d0;d 0=10mm)拉伸试验,结果如下: Fs=19KN,Fb=34.5KN;l1=63.1mm; d1=6.3mm;问买回的材料合格吗?
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。
布氏硬度的优点:测量误差小,数据稳定。 缺点:压痕大,不能用于太薄件、成品件及比压头 还硬的材料。
适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
2.洛氏硬度:
延伸率 延伸率与试样尺寸有关;δ5、δ10 (L0=5d,10d)
思考:同一材料δ5 > δ10?
断面收缩率
> 时,无颈缩,为脆性材料表征;
拉
< 时,有颈缩,为塑性材料表征。
伸 试
样
的
颈
缩
现
象
断裂后
练习题一
拉力试样的原标距长度为50mm,直径为10mm,经拉力试 验后,将已断裂的试样对接起来测量,若最后的标距长度为 71mm,颈缩区的最小直径为4.9mm,试求该材料的伸长率 和断面收缩率的值?
介质)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。
指标 : 弹性 、刚度、强度、塑性 、 硬度、冲击韧
性 、断裂韧度和疲劳强度等。
材料的力学性能研究及其影响因素
材料的力学性能研究及其影响因素材料的力学性能是描述材料在受力时表现出的特性的一组参数,包括材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。
这些性能参数对于材料的实际应用至关重要,因为它们直接决定了材料在各种受力情况下的表现。
材料的力学性能研究包括对不同材料的分析和测试,通过实验和理论模拟来获得各种性能参数,以便更好地了解材料的性能和应用范围。
同时,研究材料的力学性能还可以揭示材料内部结构、力学响应的本质,为新材料的设计和开发提供重要的指导。
材料的力学性能通常受到以下几个因素的影响:1.材料的成分和结构材料的成分和结构是影响其力学性能的重要因素。
例如,两种不同成分的合金,即使它们有相似的外观和密度,它们的强度和韧性也可能存在很大的差异;同样的,多孔材料和致密材料之间也会有很大的力学性能差异。
这是因为不同的成分和结构决定了微观的物理属性和分子间作用力,从而影响了材料的力学表现。
2.应力状态和应变率除了材料的成分和结构外,应力状态和应变率也是影响材料力学性能的因素。
不同的应力状态和应变率可能会导致材料的强度和韧性出现很大的变化。
例如,在拉伸和压缩试验中,材料的强度和韧性可能存在较大的差异;同时,在高速冲击和慢变形等不同的应变率下,材料的力学表现也会发生很大的变化。
3.温度和湿度温度和湿度也是对材料力学性能影响的重要因素。
在不同的温度和湿度下,材料的分子间相互作用会发生变化,从而导致其力学性能发生变化。
例如,在高温下,材料可能会发生塑性流动而导致变形;同样,在高湿度条件下,材料可能会受到潮解或腐蚀而导致其强度和韧性发生变化。
4.制备和处理方法材料的制备和处理方法也可能会对其力学性能产生影响。
例如,同样的材料制备方法可能导致不同的晶体结构和微观组织,从而影响材料的力学性能;同样的,加工方法的不同也可能导致材料的力学性能发生变化。
总的来说,材料的力学性能是描述材料在受力时表现出的特性的一组参数,它们受到材料的成分和结构、应力状态和应变率、温度和湿度以及制备和处理方法的影响。
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第章一:部铝
分:铸
造铝合
1、合金
铸造方法
代号
S——砂型
铸J—造—金属
型R—铸—造熔模
铸K—造—壳型
铸B—造—变质
处理
使它在金属液中
形成大量分散的
2、合金
热处理状
态代号
F——铸态 T1——人 工T2时—效—退 火T4——固 溶T5处—理—加固 溶T6处—理—加固 溶T7处—理—加固 溶处理加
GB T 1173-2013 铸造铝合金.pdf
ZL105
J
T5
S\R\K
T6
S\J\R\K
T7
SB\R\K
T5
ZAlSi5Cu1Mg
ZL105A
J\JB
T5
SB
F
Al-Si合金
JB
T1
SB
T5
JB
T5
ZAlSi8Cu1Mg
ZL106
SB
T6
JB
T6
SB
T7
JB
T7
SB
F
SB
T6
ZAlSi7Cu4
ZL107
J
F
155
2
50
135
4
50
145
3
50
370
7
5
T6510
T6511
25~75
460
415
7
-
O
-
≤250
≤150
12
10
T3
≤15
395
290
T3510
2024
T3511
15~50
420
290
T8
T8510
≤50
455
380
T8511
T4
-
180
-
6A02
T6
-
295
230
8
6
8
-
5
4
12
10
10
8
6101A
T6
≤50
200
170
10
T7 固溶热处理后进行过时效的状态
适用于固溶热处理后,为获取某些重要特征,在人工时效时,强度在时 效曲线上越过了最高峰点的产品
T8
固溶热处理后经冷加工,然后进行人工时效的状 态
适用于经冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品
T9 固溶热处理后人工时效,然后进行冷加工的状态 适用于经冷加工提高强度的产品
T10
T8——固 溶处理加
软3、化铸处造理 铝合金力 学性能
合金种类
合金牌号
合金代号
铸造方法
ZAlSi7Mg ZAlSi7MgA ZAlSil2
ZL101 ZL101A ZL102
S\J\R\K S\J\R\K
JB S\R\K J\JB S\R\K SB\RB\KB SB\RB\KB SB\RB\KB SB\RB\KB S\R\K J\JB S\R\K SB\RB\KB J\JB SB\RB\KB J\JB SB\JB\RB\KB
ZL115
S
T5
J
T5
S
T4
J
T4
ZAlSi8Mg1Be
ZL116
S
T5
J
T5
SB\RB
T6
ZAlSi7Cu2Mg
ZL118
JB
T6
S\J\R\K
T4
ZAlCu5Mg
ZL201
275
2.5
100
195
——
85
255
——
90
195
0.5
90
245
——
100
125
80
155
80
145
80
165
90
205
ZL107
J
T6
J
T1
ZAlSi12Cu2Mg1 ZL108
J
T6
ZAlSi12Cu1Mg1N i1
ZL109
J J
T1 T6
S
F
J
F
ZAlSi5Cu6Mg
ZL110
S
T1
J
T1
J
F
ZAlSi9Cu2Mg
ZL111
SB
T6
J\JB
T6
SB
T5
ZAlSi7Mg1A
ZL114A
J\JB
T5
S
T4
J
T4
ZAlSi5Zn1Mg
-
5
T76510
T76511
6~50
515
450
6
5
≤1.6
565
525
-
-
T6
1.6~6
580
525
-
3
T6510
7178
T6511
6~35
600
540
4
3
35-60
595
530
4
-
T76
3~6
525
455
-
5
T76510
T76511
6月25日
530
460
6
5
第三部 分:一般 工业用铝 及铝合金 模锻件的 力学性能
205
9
7
6061
≤5
260
240
-
7
T6
5~25
260
240
10
8
O
-
≤170
≤120
14
12
T4
≤25
180
100
14
12
≤5
270
230
-
7
T5
5~25
260
220
9
8
6261
>25
250
210
9
-
≤5
290
245
-
7
T6实心型材
5~10
280
235
-
7
≤5
290
245
T6空心型材
5~10
270
350
290
10
8
7020
T6
≤40
350
290
10
8
T6
7022
T6510
≤30
490
420
7
5
T6511
7049A
T6
≤30
610
530
5
4
T6
≤25
530
460
6
4
T6510
T6511
25~60
540
470
7
5
T73
7075
Hale Waihona Puke T73510≤25
485
420
7
5
T73511
T76
≤6
510
440
的状态
影响力学性能极限)的产品
由高温成型过程冷却,经冷加工后自然时效至基 本稳定的状态
适用于由高温成型过程冷却后,进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的 产品
T3
固溶热处理后进行冷加工,再经自然时效至基本 稳定的状态
适用于在固溶热处理后,进行冷加工或矫直、矫平以提高强度的产品 适用于在固溶热处理后,不再进行冷加工(可进行矫直、矫平,但不影
270
230
-
6
≤5
290
250
-
6
T6
5~25
310
260
10
8
O
-
≤245
-
10
8
≤10
500
430
-
4
7A04
T6
10~20
530
440
6
4
>20
560
460
6
-
T5
-
310
260
10
8
7003
≤10
350
290
-
8
T6
10~25
340
290
10
8
T5
≤25
345
305
10
8
7005
T6
≤40
230
T4
≤25
130
65
≤3
175
130
T5
6063
3~25
160
110
≤10
215
170
T6
10~25
195
160
T4
≤25
150
90
≤10
200
160
T5
6063A
10~25
190
150
≤10
230
190
T6
10~25
220
180
T4
≤50
125
75
6463
T5
≤50
150
110
T6
≤50
195
ZL303
S\J\R\K
F
ZAlMg8Zn1
ZL305
S
T4
S\R\K
T1
ZAlZn11Si7
ZL401
J
T1
Al-Zn合金
J
T1
ZAlZn6Mg
ZL402
S
T1
第二部 分:铝
335
4
90
315
2
80
390