登云科技职业学院 ——机电系

第二章 金属材料的主要性能 金属材料的性能可分为： 机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表现的抵抗能力，也称力学性能。 第二章 金属材料的主要性能 金属材料的性能可分为： 机械性能：金属材料在不同性质外力作用下表现的抵抗能力，也称力学性能。 物理性能：如导电性、导热性、热膨胀性、熔点、磁性、密度等。 化学性能：如耐酸碱、耐腐蚀、抗氧化。 工艺性能：材料在加工制造中表现出的性能，显示了加工制造的难易程度。

金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。 第二章 金属材料的主要性能 §2-1静载下金属材料的力学性能 金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、刚度、硬度、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。 一、弹性和塑性 1、弹性：受外力作用时产生变形，除去外力后恢复原来形状的性能，其大小与外力成正比。 2、塑性：受外力作用时产生永久变形而不致于断裂的性能，除去外力不能恢复的变形，其大小不与外力成正比。

一、试验目的与要求 1．观察分析低碳钢拉伸过程及实验现象； 2．掌握材料力学性能测试的基本实验方法； 3．测定低碳钢拉伸时的屈服极限，强度极限，延伸率δ和截面收缩率ψ； 4．掌握万能材料试验机的基本操作； 5. 认识典型塑性材料力学性能特点和断裂特征。 二、试验设备及试样 1．万能材料试验机，电子万能试验机 2．游标卡尺，YJY-12引伸计 3．低碳钢拉伸试样（图2-1），l0=10d=100mm，将l0十等分，用画线机刻划圆周等分线，或用打点机打上等分点。 图1-1 低4碳钢拉伸试样图

图2-1 拉伸试样 图2-2 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线 （a）原试样 （b）偶数格数 （c）奇数格数 应力σ 应变ε° 图2-1 拉伸试样 图2-2 低碳钢拉伸时的σ-ε曲线

1.弹性阶段（OE）：σe：弹性极限：材料所能承受的、不变形的最大应力。 2.屈服极限（ES）：σs: 屈服强度：材料出现明显塑性变形的应力。 3.强化阶段（SB）：σb:强度极限（也称抗拉强度）：材料在拉断前所能承受的最大应力。 σ0.2：条件屈服强度（产生0。2%残余塑性变形时的应力值） 4.缩颈阶段（BK）：试样出现局部截面减小现象。

一、塑性 塑性：是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力。其表征参数为伸长率和断面收缩率。 伸长率 :试样原始标距长度，mm :试样的原始截面积， :试样拉断后，断口处截面积，

二、强度 强度：是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。 用屈服强度和抗拉强度表示 屈服强度 ：试样发生屈服时所承受的最大载荷，N :试样原始截面积， 抗拉强度 ：试样在拉断前所承受的最大载荷，N ：试样原始截面积，

三、刚度 刚度：金属材料受外力作用时，抵抗弹性变形的能力称为刚度。 弹性模量：应力σ和应变ε的比值称为弹性模量，用E表示，即E=σ/ε，E越大，表示在一定应力作用下，能发生弹性变形越小、刚度越大。 弹性模量取决于材料内部原子的结合力，同一种材料E相同，但截面小的易发生弹性变形，所以考虑零件刚度时要注意材料的E，还需注意零件形状和尺寸大小。

四、硬度 硬度—金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力。 硬度直接影响到材料的耐磨性和切削加工性。 常用的硬度有： 1.布氏硬度HB 见图2-3 布氏硬度法 用钢球为压头： HBS,常用范围HBS﹤450 布氏硬度压痕大，硬度值 较稳定，测试数据重复性好， 但较费时，不宜成品检验。 图2-3 布氏硬度测试原理和方法 用硬质合金为压头： HBW表示，较少用。

2.洛氏硬度HR 见图2-4 洛氏硬度的测量。 HRC应用最广，范围是20～67， 还有HRA、HRB见表1-1 图2-4 洛氏硬度的测试原理和方法

注：三种硬度试验条件不同，其间没有相互换算关系，但从试验结果可得以下大致换算关系： 1HRC≈10HBS≈10HV

§2-2 动载和高温下金属材料的力学性能 动载主要有两种形式：一是载荷以较高的速度施加到零件上形成冲击载荷；二是载荷的大小和方向呈周期性变化，形成交变载荷。 一、冲击韧性：金属材料在冲击载荷作用下，抵抗断裂的能力称冲击韧性，用ak表示。（一次摆锤冲击弯曲试验来测定） ak=（GH1-GH2）×9.8(J/cm2) A G:摆锤重量 H1：摆锤初始高度 H2：摆锤冲击后高度 A：试件截面面积

§2-2 动载和高温下金属材料的力学性能 二、疲劳强度 疲劳强度—机械零件在周期性或非周期性动载荷（称为疲劳载荷）的作用下工作发生断裂时的应力，用 表示。（如弹簧、齿轮、轴等零件承受交变载荷，当交变载荷远小于屈服强度时，零件就发生断裂）。 产生疲劳断裂的原因：是由于材料内部的杂质、加工过程中形成的刀痕、尺寸突变引起的应力集中等导致微裂纹的产生。这种微裂纹随着应力循环总次数的增加而逐渐扩展，致使零件不能承受所加载荷而突然断裂。

§2-3金属材料的物理、化学及工艺性能 物理性能 金属材料的物理性能主要有密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性和磁性等。 化学性能 金属材料的化学性能主要是指在常温或高温时，抵抗各种介质侵蚀的能力，如耐酸性、耐碱性、抗氧化性等。 工艺性能 工艺性能是金属材料物理、化学性能和力学性能在加工过程中的综合反映。按工艺方法的不同，可分为铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性等。