力学性能73247

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1、材料的力学性能一、强度二、塑性三、硬度四、冲击韧度五、疲劳极限六、断裂韧度材料在承受各种载荷时的行为（静载荷，动载荷，变载荷）各类材料的应力-应变行为一、在静载荷下的行为拉伸过程拉伸试样的颈缩现象拉伸试验机图1-1　低碳钢力-伸长曲线op段：比例弹性变形阶段；pe段：非比例弹性变形阶段；平台或锯齿（s段）：屈服阶段；sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。b点：形成了“缩颈”。bk段：非均匀变形阶段，承载下降，到k点断裂。断裂总伸长为Of，其中塑形变形Og(试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。(1)

2、应力σ：单位面积上试样承受的载荷。F载荷(N)σ=——(Mpa)S0原始横截面积(mm2)(2)应变ε：单位长度的伸长量。Δl伸长量(mm)ε=——l0原始长度(mm)(3)应力－应变曲线（σ-ε曲线）:形状和拉伸曲线相同，单位不同spProportionallimit比例极限seElasticlimit弹性极限ssYeildstrength(limit)屈服强度（极限）sbTensilestrength抗拉强度skBreakingstrength断裂强度图1-2应力-应变曲线1.弹性和刚度刚度：

3、将材料抵抗弹性变形的能力称为刚度。弹性模量：弹性下应力与应变的比值,表示材料抵抗弹性变形的能力。即：E=σ/ε弹性:金属材料受外力作用时产生变形,当外力去掉后能恢复到原来形状及尺寸的性能。弹性变形:随载荷撤除而消失的变形。材料的E越大，刚度越大；反映了材料内部原子结应力的大小，组织不敏感的力系指标一、拉伸曲线所确定的力学性能指标及意义弹性极限:Fe弹性极限载荷(N)σe=(Mpa)S0试样原始横截面积(mm2)强度:材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。当承受拉力时，主要是屈服强度和抗拉强度。

4、Fsσs=(MPa)S0试样屈服时的载荷(N)原始横截面积(mm2)2.强度屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即在拉伸试验过程中，载荷不增加，试样仍能继续伸长时的应力。F0.2σ0.2=(MPa)S0试样原始横截面(mm2)试样产生0.2%残余塑性变形时的载荷(N)σ0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力试样产生0.2%残余塑性变形屈服点σs、屈服强度σ0.2是零件设计的主要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点，国家标准规定以残余变形量为0

5、.2%时的应力值作为它的条件屈服强度，以σ0.2来表示抗拉强度σb试样在断裂前所能承受的最大应力，表示材料抵抗断裂的能力。Fb试样断裂前的最大载荷(N)σb=(MPa)S0试样原始横截面积(mm2)是零件设计的重要依据；也是评定金属强度的重要指标之一。3.塑性—断裂前材料发生不可逆永久变形的能力断后延伸率d=(L-L0)/L0断面收缩率y=(A0-A)/A0d和y越高材料的塑性越好>时，无颈缩，为脆性材料表征；<时，有颈缩，为塑性材料表征。硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力硬度也反映材料抵抗

6、其它物体压入的能力通常材料的强度越高，硬度也越高工程上常用的硬度指标有布氏硬度洛氏硬度维氏硬度二、硬度布氏硬度HB用一定载荷P，将直径为D的球体（淬火钢球或硬质合金球），压入被测材料的表面，保持一定时间后卸去载荷，测量被测试试表面上所形成的压痕直径d，由此计算压痕的球缺面积F，其单位面积所受载荷称为布氏硬度。布氏硬度值HB=P/F当测试压头为淬火钢球时，只能测试布氏硬度小于450的材料，以HBS表示当测试压头为硬质合金时，可测试布氏硬度为450~650的材料，以HBW表示符号HBS或HBW之前的数

7、字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、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。在测定材料的布氏硬度时，应根据材料的种类和试样的厚度，选择球体材质、球体直径D、施加载荷P和载荷保持时间等洛氏硬度HR原理：洛氏硬度试验是用特殊的压头（金刚石压头或钢球压头）在先后施加的两个载荷（预载荷和总载荷）的作用下压入金属表面来进行的。总载荷P为预载荷P0和主要载荷P1之和，即P=P

8、0+P1洛氏硬度值是施加总载荷P并卸除主载荷P1引起的残余压入深度.该值用来表示被测材料硬度的高低。优点：操作简便，压痕小，适用范围广。其缺点是：由于压痕小，测量误差稍大，因此常在工件不同部位测量数次取平均值图1-4　洛氏硬度试验示意图a)HR(A、C、D)标尺　b)HRB标尺维氏硬度HV维氏硬度的测量原理与布氏硬度相同，不同点是压头为一相对面夹角为136°金刚石正四方棱锥体，所加负荷为5~120kgf（49.03~1176.80N）它所测定的硬度值比布氏、洛氏硬度精确，压入深度浅