第一章 金属材料的力学性能自己编的

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1、第一章金属材料的力学性能1.强度金属材料在外力的作用下抵抗变形和破坏的能力，根据受力形式的不同，可以分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗扭强度。1.1.屈服点（σs）　　钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs=Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）1.2.屈服强度（σ0.2）　有的金属材料的屈服点

2、极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2。1.3.抗拉强度（σb）　材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb=Pb/Fo（MPa）。1.4.屈强比（σs/σb）　钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比

3、为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。2.硬度　硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。　　2.1布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2；(N/mm2)。只测量硬度不高的金属材料。　2.2洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过小时，不能采

4、用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59、3.18mm的钢球，在一定载荷下压入被测材料表面，由压痕的深度求出材料的硬度。根据试验材料硬度的不同，分三种不同的标度来表示：　　HRA：是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）。HRB：是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球，求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）。HRC：是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等模具材料硬度常用）。2.3维氏硬度（HV）以1

5、20kg以内的载荷和顶角为136°的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值（HV）。因为以上两种硬度指标在极软与极硬的金属材料的硬度值没有换算关系，而维氏硬度则能在同一个连续一致的标尺，各种金属可以测量且具有比较性。缺点是测量比较麻烦，工作效率低。3.塑性是指金属材料在静载荷的作用下，产生塑性变形而不破坏的能力。其中伸长率、断面收缩力是表示材料塑性好坏的指标。3.1伸长率（δs）　　材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。3.2断面收缩力（Ψ）是指试样拉断处横截面积的缩减

6、量与原始横截面积之百分比4.疲劳强度动力指标。指材料在一定的应力循环次数下不发生断裂的最大应力。5.冲击韧度以很大的速度作用于工件上的载荷称为冲击载荷。而金属材料在冲击载荷的作用下，抵抗破坏的能力叫冲击韧度。第二章钢的分类1．按用途分类    按钢材的用途可分为结构钢、工具钢、特殊性能钢三大类。 结构钢：a)用作各种机器零件的钢。它包括渗碳钢、调质钢、弹簧钢及滚动轴承钢。 b)用作工程结构的钢。它包括碳素钢中的甲、乙、特类钢及普通低合金钢。 工具钢：用来制造各种工具的钢。根据工具用途不同可分为刃具钢、模具钢与量具钢。 特殊性能钢：是具有特殊

7、物理化学性能的钢。可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等。 2．按化学成分分类    按钢材的化学成分可分为碳素钢和合金钢两大类。 碳素钢：按含碳量又可分为低碳钢（含碳量≤0.25%）；中碳钢（0.25%＜含碳量＜0.6%）；高碳钢（含碳量≥0.6%）。 合金钢：按合金元素含量又可分为低合金钢（合金元素总含量≤5%）；中合金钢（合金元素总含量=5%--10%）；高合金钢（合金元素总含量＞10%）。此外，根据钢中所含主要合金元素种类不同，也可分为锰钢、铬钢、铬镍钢、铬锰钛钢等。3.按质量分类 按钢材中有害杂质磷、硫的含量可分为普通钢（含磷量≤0

8、.045%、含硫量≤0.055%；或磷、硫含量均≤0.050%）；优质钢（磷、硫含量均≤0.040%）；高级优质钢（含磷量≤0.035%、含硫量≤0.030%）。    此外，还