• (2)伸长率:是指试样拉断后的标距伸长量Δ
L 与原始标距L 0之比。
伸长率和断面收缩率只是材料塑性的标志，一般不作为设计零件的直接依据。 (伸长率、断面收缩率)
工程材料及热加工
练习题一
第一章 工程材料力学性能
• 拉力试样的原标距长度为50mm，直径为10mm，经拉力试验 后，将已断裂的试样对接起来测量，若最后的标距长度为 71mm，颈缩区的最小直径为4.9mm，试求该材料的伸长率 和断面收缩率的值？
12 Μ μ mu mju 缪
23 Ψ ψ psi psai 普西
24 Ω ω omega o`miga 欧米伽
工程材料及热加工
第一章 工程材料力学性能
• 1.1 金属材料力学性能的主要指标
1. 强度、刚度、塑性
• 拉伸试验
1.拉伸试样
GB6397-86规定《金属拉伸试样》有：
圆形、矩形、异型及全截面．
材料的冲击值一般不作为设计零件的直接依据，只是作为材料的韧性指标。
（冲击试验）
工程材料及热加工
五. 断裂韧性
第一章 工程材料力学性能
• 断裂韧性是指带微裂纹的材料或零件阻止裂纹扩展的能力。金属材 料从冶炼到各种加工过程，都有可能在材料内部产生微裂纹，这种裂 纹的存在降低了材料的工作应力，但不是存在微裂纹的零件一概不能 使用。当零件承受载荷而在其内部产生应力集中时，裂纹尖端处呈现 应力集中，其大小与裂纹长度和裂纹尖端曲率半径有关，在裂纹尖端 附近的微小区域内，存在一个很复杂的应力场，其大小用应力强度因
洛氏硬度实验原理示意图
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第一章 工程材料力学性能
(2)洛氏硬度表示方法——如40～45HRC
常见洛氏硬度的试验条件及应用范围
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3.维氏硬度 HV ( diamond penetrator
hardness )
第一章 工程材料力学性能
适用范围: ➢ 测量薄板类 ; ➢ HV≈HBS ;
3 Γ γ gamma ga:m 伽马
15 Ο ο omicron omik`ron 奥密
4 Δ δ delta delt 德尔塔
克戎
5 Ε ε epsilon ep`silon 伊普西 16 ∏ π pi pai 派
龙
17 Ρ ρ rho rou 肉
6 Ζ ζ zeta zat 截塔
18 ∑ σ sigma `sigma 西格马
工程材料及热加工
第一章 工程材料力学性能
★强度: 材料在载荷作用下抵抗永久变形和破坏的能力。
• 2．屈服强度
屈服强度是静拉伸过程中开始产生塑性变形时的应力，即为拉伸曲
线上S点的载荷大小与试棒原始截面积之比，用σS表示：
σS=Fs /A0(Mpa)
•
但有些材料没有明显的屈服点S，因此，规定以试样产生0.2%
1.布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
硬度值+符号HBS或HBW +(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。
布氏硬度计
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第一章 工程材料力学性能
σb表示：
抗拉强度表示材料在拉力作用下抵抗断裂的能力，是 设计和选材的重要力学性能指标之一。
合金化、热处理、冷热加工对材料的σS、σb数值会
发生很大的影响。
工程材料及热加工
第一章 工程材料力学性能
4.★塑性:
是指材料在载荷作用下产生变形而不被破坏的能力。
• (1)断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收 缩量与原始横截面积之比。
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第一章 工程材料力学性能
1943年美国T-2油轮发生断裂
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第一章 工程材料力学性能
三、硬度
•★硬度( hardness ):是指材料抵抗其他硬物体 压入其表面的能力
F
•常用测量硬度的方法
D D
布氏硬度HB
d
洛氏硬度HR
维氏硬度HV
*锉刀法
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第一章 工程材料力学性能
工程材料及热加工
第一章 工程材料力学性能
第一章 工程材料力学性能
• 教学目标:
• 掌握材料的主要力学性能指标：屈服强度、抗拉强度、 伸长率、断面收缩率、硬度、冲击韧性、疲劳强度、断 裂韧性等力学性能及其测试原理；
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金属材料的力学性能
第一章 工程材料力学性能
定义 : 金属材料的力学性能是指金属材料在不同
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第一章 工程材料力学性能
二、疲劳强度( fatigue strength ):
★表示材料经无数次交变载荷作用而不致 引起断裂的最大应力值。
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第一章 工程材料力学性能
钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108
钢材的疲劳强度与抗拉强度之间的关系: σ-1 = (0.45～0.55)σ b
试样断后测得的伸长)，弹性伸长gf。
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4.不同材料的拉伸曲线
第一章 工程材料力学性能
退火低碳钢
中碳调质钢
淬火钢及铸铁
低、中回火钢
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第一章 工程材料力学性能
1．弹性模量（刚度） 在弹性变形范围内，应力与应变的比值（OP的斜率）称为材料的弹性模量，工
程上称为刚度，即为：
式中：
耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性等；
• 工艺性能：
铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性、 热处理工艺性等。
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第一章 工程材料力学性能
希腊字母发音
• 1 Α α 纽
2 Β β beta bet 贝塔
14 Ξ ξ xi ksi 克西
Fe Fs
b k
Fb
Fp
o
g
Δl u Δl b
Δl
Δl f
第一章 工程材料力学性能
• 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(
F A0
F
r2
（MPa）（单位截面上的拉力）； （单位长度上的伸长量）。
弹性模量E是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标。E愈大，则使其产生一定量 弹性变形的应力也应愈大。金属材料弹性模量E主要决定于金属材料本身的性质， 是金属材料最稳定的性能之一。各种加工工艺对其影响甚小，在室温下，钢的弹性 模量大都是在19×104～22×104MPa之间，但弹性模量随温度的升高逐渐降低。
冲击韧性aku为（即以试样冲断时消耗的功表示材料的冲击值）：
式中：G—为摆锤的质量（kg）；H1、H2—分别为冲击前、后摆锤的高度（m）； A—为试样断口处的截面积（cm2）。
对于脆性材料（如铸铁、工、模具钢等），做冲击弯曲试验时，试样不开缺口，因 为开缺口的材料冲击值太低，难以比较不同材料冲击韧性的差异。
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作业
第一章 工程材料力学性能
• １．熟悉拉伸曲线
• ２．掌握强度、塑性、硬度等指标，了 解这些指标在工程上的应用．
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第一章 工程材料力学性能
第一章 工程材料力学性能概念
END
F
常用标准圆截面试样。
长试样：L0=10d0; 短试样：L0=5d0
拉伸试样
d0
F
l0
L
dk
lk
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• 2.拉伸过程
第一章 工程材料力学性能
工程材料及热加工
第一章 工程材料力学性能
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
拉伸试 验机
拉伸试验 （视频）
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3.拉伸曲线
F
es p
7 Η η eta eit 艾塔
19 Τ τ tau tau 套
8 Θ θ thet θit 西塔
20 Υ υ upsilon jup`silon 宇普西
9 Ι ι iot aiot 约塔
龙
10 Κ κ kappa kap 卡帕
21 Φ φ phi fai 佛爱
11 ∧ λ lambda lambd 兰布达 22 Χ χ chi phai 西
适用范围: ❖ ＜650HBW(硬质合金)
❖ ＜450HBS（淬火钢球）
应用范围： 测定结果较稳定、准 确；但不宜测太薄、太硬或成品 件。 HBS用于测小于450的材料； HBW用测小于650的材料。 主要用来测灰铸铁、有色金属及 经退火、正火和调质处理的钢材。
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第一章 工程材料力学性能
2.洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
1）试验原理：用顶角为120°的金刚石圆锥 或直径为1.588mm的淬火钢球作压头，在初始试 验力F1（98N）及总试验力F作用下，将压头压入 试样表面，按规定保持时间后卸除主试验力，用测 量的残余压痕深度增量计算硬度。
工程材料及热加工
第一章 工程材料力学性能
工程材料及热加工
锉刀法（了解）:
第一章 工程材料力学性能
一组硬度差为5HRC的锉刀。 例如: 10HRC、15HRC、20HRC等。
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第一章 工程材料力学性能
四、冲击韧性( notch toughness ):
★材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
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第一章 工程材料力学性能