例
碳钢
最大应力
Ｑ235钢（生活中最常用的钢） 460 MPa
45钢 （制电机主轴的钢）
600 MPa
65Mn钢（制沙发弹簧的钢） 735 MPa
第一章 金属材料的力学性能
拉
【思考】45钢的最大应力600 Mpa,
伸
试
是用什么方法测定出来的？
验
机
通常是将45钢制成标准试样，放在拉
伸机上进行拉伸试验测出来的。
常重要的加工方法。
材料的性能
二 使用性能
1 概念:材料在使用条件下表现的性能就称为
使用性能。
2 主要使用性能：
a、物理性能：比重、导电性、导热性、热膨 胀性、熔点等 .
b、化学性能：耐腐蚀性、耐气候性、高温抗 氧化性等；
c、机械性能：刚度、强度、弹性、塑性、韧 性、疲劳强度、硬度等；
材料的性能
三 机械性能：
铸铁的拉伸曲线
第一章 金属材料的力学性能
1.强度
定义：是指材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。 抵抗能力越大，则强度越高。衡量强度大小的指标主要有 屈服强度和抗拉强度。 屈服强度R：材料发生屈服时的应力值。
计算公式如下： R= Fs/ SO
Fs──试样产生屈服现象时的载荷（N）； SO──试样原始横截面积（mm2）； R──屈服强度（MPa）。
es─屈服阶段 试样发生屈服 现象，开始产生明显的塑性变形。
屈服现象：载荷保持不变或略 有减小而试样的变形继续增加的现 象。
低碳钢的拉伸曲线
第一章 金属材料的力学性能
（四）拉伸曲线
（1）低碳钢的拉伸曲线
sb─强化阶段 试样发生变形强化 ，产生大量的塑性变形。
变形强化：随着塑性变形的增加， 金属材料强度、硬度增大，塑性、韧性 下降的现象。
材料的性能
2 主要工艺性能：
a、铸造性能： 材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。 b、压力加工性能： 是否容易采用压力加工成型的性能，锻
造、挤压、冲 压等。 c、焊接性能 ：是否易于采用一般焊接方法焊成优良接头的性
能，如平焊。 d、切削加工性能：是否易于进行某种切削加工的性能，如车、
铣、铇、 磨、镗等。 e、热处理性能：是改善金属使用性能和工艺性能的一种非
第一章 金属材料的力学性能
（一）载荷（金属材料在加工和使用过程中所受的外力）
静载荷：指大小不变或变动很慢的载荷。 如地面所受讲台的压力，千斤顶工作所受载荷。
冲击载荷：指突然增加的载荷。 如铁匠用铁锤锻打工件、高速行驶的汽车相撞的
载荷。 交变载荷：指周期性或非周期性的动载荷。 如电扇主轴、弹簧工作时所受的载荷。
拉伸前 断裂后
拉伸试样
d0
F
F 应变：物体形状尺寸所发生的
相对改变。
l0
拉伸前 dk
物体内部某处的线段在变形后 长度的改变值同线段原长之比 值称为“线应变”
lk
拉伸后
l l0 （应变）
（伸长量）
第一章 金属材料的力学性能
（四）拉伸曲线
（1）低碳钢的拉伸曲线
oe─弹性形变形阶段 试样的 伸长量△L和载荷F成正比，试样只 发生弹性形变。
机械工程材料
2020年1月27日星期一
材料的性能
工艺性能 材料的性能
使用性能
使用性能：材料在使用过程中所表现的性 能。包括力学性能、物理性能和化学性能。
工艺性能：材料在加工过程中所表现的性 能。包括铸造、锻压、焊接、热处理和切 削性能等。
材料的性能
一 工艺性能
1 概念：一种材料是否容易加工，也即为 在冷热加工中表现的性能，就称为（加 工）工艺性能。
第一章 金属材料的力学性能
（二）变形（金属材料受载荷作用发生几何形状和尺寸
的变化。）
弹性变形：载荷去除后，可完全恢复的变形。 塑性变形：载荷去除后，不可恢复的永久变形。
金属材料的弹性变形可用于控制机构运动、缓冲 与吸振、储存能量等。金属材料塑性变形可用于 成型产品的加工，70%的金属材料是通过塑性变形 加工成型的。
第一章 金属材料的力学性能
【交流与讨论】
1、弹性变形与塑性变形的根本区别是什么？ (有无永久变形。)
2、生活、生产哪些地方发生弹性变形或塑性变形？ 你知道哪些产品产通过塑性变形加工成形的？
3、加工制造好的机械零件，在使用时一旦发生 塑性变形有什么危害？
（零件变形、失效，甚至发生断裂。）
第一章 金属材料的力学性能
（三）应力 1、内力 ： 金属受外力作用后，在材料内部作
用着与外力相对抗的力称为内力。 F内力= F外力 2、应力：单位面积上的内力。 R=F/S
式中 F──外力（N）； S──横截面积（mm2）；
R──应力，常用单位为MPa（N/mm2）， 1MPa=106 Pa。
第一章 金属材料的力学性能
结论：当横截面积一定时，应力越大， 表示材料承受载荷的能力越大。
（资源丰富，无毒轻便，耐磨耐腐蚀，美观易加工。）
制造硬币的金属材料要求耐磨，也就是它必 须具有定的硬度和强度。硬度和强度属于金属材 料的力学性能，本节课我们来学习讨论力学性能。
第一章 金属材料的力学性能
力学性能：金属材料在外力作用时表现来的性能。 力学性能包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。
在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时， 大多以力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的 力学性能是非常重要的。力学性能不仅是本章学习的重点， 同时也是整个教材的学习重点，希望同学们要努力学习掌 握好这些内容。先来学习准备知识。
1.概念：材料抵抗外力的性能称为机械性能又 叫做力学性能。
2.力学性能与外力性质及作用方式有关： ① 性质：拉力、压力、弯曲、扭转 ② 作用方式：缓慢作用（静载）、快速作用 （动载）、交变作用
3.主要性能指标： 静强度、刚度、疲劳强度、韧性、塑性、硬度、 弹性等。
第一章 金属材料的力学性能
【交流与讨论】用来制造硬币的金属材料应具 哪些特点？
bZ─缩颈阶段 试样出现缩颈，塑 性变形所需的载荷逐渐减小。 b点出现 缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试 样承载能力降低，拉伸力达到最大值， 而后降低，但变形量增大，Z点时试样发 生断裂。
低碳钢的拉伸曲线
第一章 金属材料的力学性能
（四）拉伸曲线
（2）铸铁的拉伸曲线
屈服现象并不是所有金属 材料都有的，它只存在于低 碳钢等塑性材料中，但铸铁 等脆性材料既不产生屈服现 象，也不会缩颈，因为它们 在尚未产生塑性变形时就断 了。铸铁的拉伸曲线如下。