ak = AK /S （J/m2）
在冲击载荷下工作的零件， 很少是受大能量一次冲击而 破坏的；往往是受小能量多 次重复冲击而破坏的。
6．疲劳强度( fatigue strength )
材料在无数次重复或交变载荷作用下不引起破坏的最大应力。
受交变载荷作用的零件，在
其所受应力远远低于该材料的
屈服强度时，会发生突然的断
1.1.1 材料的力学性能
在外力作用下所表现出的特性。
外力→弹性变形→失效
作用在机件上的外力——载荷
静载荷 动载荷
常见的失效形式
断裂 塑性变形 过量弹变 磨损 腐蚀
失效形式与力学性能的关系
力学性能
强度
b s
塑性
刚度
硬度
韧性
疲劳强度
失效形式
断裂 塑性变形 过量弹变 磨损
拉伸实验
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
批量生产的零件 当HRC20-70 时有效
(3)维氏硬度 HV
( diamond penetrator hardness )
适用范围:
➢ 测量薄板类 ➢ HV≈HBS
5．冲击韧性 ( notch toughness )
材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。
H1
AK = G（H1 – H2）（J）
H2
拉伸试验机
F Fb
b
d0
F S0
s
F
F Fs
Fe
e
k
l0
L dk
lk
o 缩颈 拉伸曲线
l
l l0
应力—应变曲线
e — 弹性极限点 K — 断裂点
S — 屈服点
b — 极限载荷点
1．弹性和刚度
弹性：受外力作用时产生变形，外力去掉后能恢复原来形状的性能。 刚度：材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
低碳钢： σb≈3.6HB 高碳钢： σb≈3.4HB 调质合金钢： σb≈3.25HB
(2)洛氏硬度HR (Rockwell hardness)
将标准压头用规定压力压入被测材料的表面， 根据压痕深度来确定硬度值 根据压头的材料及所加的负荷不同又可分为 HRA、HRB、HRC三种
10HRC≈HBS
属脆性材科 属韧性材料 属塑性材料
良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。
任何零件都需要一定塑性。 塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。 防止过载断裂；增加可靠性 。
4．硬度( hardness )
抵抗局部塑性变形的能力 抵抗更硬的物体压入其内的能力。
通常材料的强度越高，硬度也越高
最常用的硬度指标有：布氏硬度（HB)和洛氏硬度 (HR)。 氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；
工程材料的分类
按组成特点分：
金属材料 非金属材料
陶瓷材料 高分子材料
复合材料
材料、信息、能源称为现代技术的三大支柱。
第１章 金属材料的基本知识
1.1 金属材料的性能 1.2 金属的晶体构造和结晶过程
基本内容和要求
（1）掌握金属主要机械性能： 强度、塑性、韧性、硬度的概念和应用
（2）三种常见的金属晶体结构及其基本性能 （3）实际金属晶体缺陷及其对性能的影响 （4）熟悉结晶过程以及过冷度的概念，
（2）抗拉强度（σb ）
抗拉强度是材料在拉断前 承受最大载荷时的应力。
F
F
S
0F 0
.2
s 0.2
bs
e
σb =Fb/S0 （MPa）
它表征了材料在拉伸条件下 所能承受的最大应力。
0.2%
抗拉强度 — 是脆性材料选材的依据。
b
k
100%
l
l l0
屈强比 σs/σb小，则工程构件可靠性高
不同材料的拉伸曲线
布氏硬度试验
HB
压入载荷N（ ） 压痕的表面积 mm（）
2F 0.102
D2(1 1 d2 )
D
布氏硬度计
布氏硬度特点
布氏硬度测量的优点：测量数值稳定，准确 缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件
布氏硬度适用于：铸铁，有色金属 退火、正火、调质处理钢（未经淬火的钢） 原材料，毛坯 当HBS<450 时有效（HBW450-650)
掌握影响晶粒大小的因素及细化晶粒的方法
方法： 概念较多、实践性强，要联系实际加深理解和记忆
作业
P21 1. 10. 11. 13. 14.
1.1 金属材料的性能
1.1.1 金属材料的力学性能 1．弹性和刚度 2．强度 3．塑性 4．硬度 5．冲击韧性 6．疲劳强度
1.1.2 金属材料的其它性能 1．物理性能 2．化学性能 3．工艺性能
洛氏硬度一般用于HB>450
F F F
120
0
h
洛氏硬度试验
原理： HR = (k-h) / 0.002
对金刚石圆锥压头 k = 0.2 mm
对钢球压头
k = 0.26 mm
洛氏硬度特点
洛氏硬度测量的优点：操作简便，压痕小 可用于成品和薄形件
缺点：测量数值分散 HRC洛氏硬度适用于：淬火钢，调质钢
F
(1)布氏硬度HB (Brinell-hardness)
D D
用一定载荷P，将直径为D的球体，
压入被测材料的表面，保持一定时间后卸去载荷，
d
根据压痕面积大小确定硬度值。
测量HBS<450的较软金属采用淬火钢球 测量HBW450-650的材料采用硬质合金钢球
exp: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。
σ
σe σs σb ε
退火低碳钢
中碳调质钢
淬火钢及铸铁
低、中回火钢
3.塑性
材料在外力作用下，产生永久变形而不引起破坏的能力。
常用 δ 和 ψ 作为衡量塑性的指标。 F
伸长率： lk l0 100%
l0
断面收缩率: s0 sk 100%
s0
δ↑、Ψ↑ 塑性越好
d0

l0
L dk
lk
δ < 2 ~ 5% δ ≈ 5 ~ 10% δ > 10%
（弹性模量E的大小主要取决于各种材料的本性）
弹性变形－－随外力消失而消失的变形
F F
F
塑性变形 产生永久的不可恢复的变形
F F F
2.强度
材料在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。
工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(σs)和抗拉强度(σb)
（1） 屈服强度（σS 、σ0.2 ）
指材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力。
σS=Fs/S0 （MPa） 它表征了材料抵抗微量塑性变形的能力。
当材料单位面积上所受的应力σe<σ<σs时，只产生微量的塑 性变形。当σ>σs时，材料将产生明显的塑性变形。
条件屈服强度: σ0.2=F 0.2/S0 （MPa）
对于塑性差的材料，用σ0.2来代替σs
屈服强度 — 是塑性材料选材和评定的依据。