金属材料力学性能及实验

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1、第一章金属的力学性能及试验方法金属材料性能：使用性能和工艺性能使用性能：为保证机械零件或工具正常工作，材料应具备的性能，它包括物理性能（如导电性、导热性、热膨胀性等）、化学性能（如抗腐蚀性、抗氧化性等）和力学性能。工艺性能：在制造机械零件或工具的过程中，材料适应各种冷、热加工和热处理的性能，它包括铸造、锻造、焊接、切削加工等工艺性能以及热处理工艺性等。力学性能：材料在外力作用下所显示的性能，又称机械性能，如强度、硬度、塑性、韧性、抗疲劳性等。一、强度强度：金属抵抗永久变形和断裂的能力拉伸试验法：拉伸试验在拉伸试验机上进行一、强度强度

2、：金属抵抗永久变形和断裂的能力拉伸试验法：拉伸试验在拉伸试验机上进行拉伸试样：圆形试样（断面为圆形），根据GB6397－86的规定，拉伸试样分为长比例试样或短比例试样。对圆形试样：长试样l=10d。；短试样l=5d。拉伸曲线：在开始的阶段，材料处于弹性变形阶段；超过e点后，除弹性变形外，材料开始产生塑性变形，曲线在S点处出现一小段水平线段，这种现象称为“屈服”，标志着材料发生微量塑性变形。当拉伸力达到后，在试样的标距长度内某处，横截面发生局部收缩，即产生“缩颈”现象，此时拉伸力开始减小，故b点为曲线上集中干预部，直至断裂（k点）。拉

3、伸曲线：在开始的阶段，材料处于弹性变形阶段；超过e点后，除弹性变形外，材料开始产生塑性变形，曲线在S点处出现一小段水平线段，这种现象称为“屈服”，标志着材料发生微量塑性变形。当拉伸力达到后，在试样的标距长度内某处，横截面发生局部收缩，即产生“缩颈”现象，此时拉伸力开始减小，故b点为曲线上集中干预部，直至断裂（k点）。内力：试样受拉伸力F作用后，导致材料内部之间产生同样大小的相互作用力应力：单位横截面积上的内力，　。屈服点（屈服极限）：金属产生屈服现象时的应力。屈服强度：工程技术上一般规定，以试样产生的塑性变形伸长量达到0．2％时的应

4、力，σ0.2。抗拉强度（强度极限）：金属拉断前承受的最大拉应力，二、塑性塑性：金属材料断裂前发生永久变形的能力断后伸长率：试样拉断后标距的伸长量与原始标距的百分比由于同一材料用不同长度的试样测得的断后伸长率δ数值不同，因此应注明试样尺寸比例。断面收缩率：试样拉断处横截面积的减小量与原始横截面积的百分比，Ψ强度是表征材料变形抗力指标，而塑性是描述变形能力的指标。第二节硬度及硬度试验硬度：金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力一、布氏硬度试验法布氏硬度试验的原理：用一定直径D（mm）的钢球或硬质合金球，以相应的试验力F（

5、N）压入试件表面，并保持一定的时间，然后卸除试验力，测量试件表面的压痕直径d（mm），用试验力除以压痕球形表面积A（mm2）所得的商作为布氏硬度值，符号为HBS（压头为钢球时）或HBW（压头为硬质合金球时）。HBS适用于测量低于布氏硬度值450的材料；HBW适用于测量低于布氏硬度值650的材料。试验时，根据被测的材料不同，球直径、试验力及试验力保持时间按表-1选择。金属种类布氏硬度范围HBS（HBW）试样厚度/mm0.102球的直径/mm试验力F/KN（kgf)试验力保持时间/s黑色金属140-4506～34～2<23010.05.

6、02.529.42(3000)7.355(750)1.839(187.5)12<140>66～31010.05.09.807(1000)2.452(250)12非铁金属>1306～34～2<23010.05.02.529.42(3000)7.355(750)1.839(187.5)3036～1309～36～31010.05.09.807(1000)2.452(250)308～35>62.510.02.452(250)60表－１120HBS10／1000／30代表用10mm钢球，在1000kgf（10kN）试验力作用下保持30s，测得

7、的布氏硬度值。布氏硬度试验法一般用于试验各种硬度不高的钢材、铸铁、有色金属等，也用于试验经淬火、回火但硬度不高的钢件。由于布氏硬度试验的压痕较大，试验结果能更好地代表试件的硬度。二、洛氏硬度实验洛氏硬度试验法原理：根据压痕的塑性变形深度来衡量硬度。试验时，先加初始试验力98N（10kgf），使压头紧密接触试件表面a，并压入到b处，以此作为衡量压入深度的起点，再加主试验力使压头压入到c处，然后去掉主试验力，由于被试金属弹性变形的消除，压头向上回升到d处。洛氏硬度计表盘上读出即可。二、洛氏硬度实验洛氏硬度试验法原理：根据压痕的塑性变形深

8、度来衡量硬度。试验时，先加初始试验力98N（10kgf），使压头紧密接触试件表面a，并压入到b处，以此作为衡量压入深度的起点，再加主试验力使压头压入到c处，然后去掉主试验力，由于被试金属弹性变形的消除，压头向上回升到d处。洛氏硬度计表