度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
南山学院
一、强度和塑性 （一）拉伸实验与拉伸曲线
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． 常用标准圆截面试样。 长试样：L0=10d0 短试样：L0=5d0
拉伸试样
• 2 ．拉伸过程
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
低温拉伸试验方法（GB/T13239—91）供选用。
练习题一
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？
解： δ５=[（71-50）/50]x100%=42% S0=3.14x(10/2)2=78.5(mm2) S1=3.14x(4.9/2)2=18.85(mm2) Ψ=[(S0-S1)/S0]x100%=24%
当材料的内应力σ＞σb时，材料将产生断裂。 σb常用作脆性材料的选材和设计的依据。 也是评定金属强度的重要指标之一。
（三）塑性:
是指材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。常用的塑性指 标是材料断裂时最大相对塑性变形，如ψ ，δ表示。
• (1)断面收缩率: 是指试样拉断处横截面积的收缩量Δ S与原始横截面
S0 ：试样原始横截面积（mm）
屈服点是具有屈服现象的材料特有的强度指标，大多数合金 都没有屈服现象，屈服强度 以σ0.2 表示。
屈服强度( 塑性变形量为0.2%，微量塑性变形)
F0.2
= σ0.2
试样产生0.2%残余塑性变 形时的载荷(N)
( M Pa )
S0
试样原始横截面( mm2)
σ0.2：试样产生残余塑性变形0.2%时的应力
•积S0之比。
S0 - S 1 ψ = ——-—× 100%
S0
• (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。
δ=
l 1 - l0 ——-—×
l0
100%
δ或ψ数值越大，则材料的塑性越好。任何零件都需要一定塑性。防止
过载断裂；塑性变形可以缓解应力集中、削减应力峰值。 除常温试验之外，还有金属材料高温拉伸试验方法（GB/T4338—95）和
淬火钢及铸铁
低、中回火钢
永久变形和破坏的能力。工程
上常用的强度指标有 σ0.2 （ σs ） ， σb 表示。
(1)屈服点与屈服强度:
屈服点：产生明显塑性变形的最低应力值. σs
σs = Fs/S0
符号：σs：材料产生屈服现象时的最小应力
Fs：试样屈服时所承受的拉伸力（N）
二、硬度 引言： 1．定义：指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料表面软硬程度的指标，因此硬度不 是 一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指 标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等 一系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬 度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于 试验方法试验条件。
练习题二
某工厂买回一批材料（要求：бs≥230MPa；бb≥410MPa； δ5≥23%；ψ≥50%）．做短试样（ｌ0=5ｄ0；ｄ0=10mm）拉伸试 验，结果如下：Fs=19KN，Fb=34.5KN；l1=63.1mm；d1=6.3mm;问 买回的材料合格吗？
解： 根据试验结果计算如下： бs＝Fs／s０＝(19x1000)/(3.14x52 )=242 ＞230MPa бb ＝Fb／ s０＝(34.5x1000)/(3.14x52 )=439.5 ＞410MPa δ5 ＝ [Δl ／l 0]x100% ＝[(63.1-50)/50]x100%=26.2% ＞23% ψ ＝ [ΔS ／S 0]x100% ＝60.31% ＞50% 材料的各项指标均合格，因此买回的材料合格。
o
g
Δl u Δl b
力达到最大值，试样即将断裂。
f Δl bk段：非均匀变形阶段，承载下降， 到k点断裂。
Δl
低碳钢的拉伸曲线
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。
通常以材料拉伸曲线上的特殊点和线作为强度和塑性的性能指标
• 不同材料的拉伸曲线
退火低碳钢
中碳调质钢
拉伸试验机
3. 材料的拉伸曲线
F
es p
FeFs
b k
Fb
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，明显
的塑性变形屈服现象，作用的力基 本不变，试样连续伸长。
sb段：均匀塑性变形阶段，是强化阶段。
Fp
b点：形成了“缩颈”，即试样局部截面
明显缩小试样承载能力降低，拉伸
引言：
1．金属材料的性能 使用性能：指材料在使用过程中所表现的性能，主要包 括力学性能、物理性能和化学性能。 工艺性能：指在制造机械零件的过程中，材料适应各种 冷、热加工和热处理的性能。 包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲 压性 能、切削加工性能和热处理工艺性能等。
2．金属材料力学性能 指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有强
金的相结构、实际金属的晶体结构； 3 ．熟练掌握铁碳合金相图及其应用； 4 ．熟练掌握钢的热处理基本原理与工艺。
第一节 金属的力学性能
内容: 金属材料的主要力学性能指标：强度(屈服 强度、抗拉强度)、塑性(伸长率、断面收缩率)、
硬度、冲击韧性、疲劳强度等力学性能及其测 试原理。
目的：
强调各种力学性能指标的生产实际意义。
试样产生0.2%残余塑性变形
屈服强度σ0.2 （σs）是金属工程结构设计和选材的主要依据。 也是评定金属强度的重要指标之一。
(2)抗拉强度：试样在断裂前所能承受的最大应力。
它表示材料抵抗断裂的能力。
Fb
σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M Pa ) 试样原始横截面积( mm2)
σe σs σb
课题二 船舶材料基础
材料是造船工业的基础。在造船生产中使用的材料特别是 金属材料主要具有满足船舶结构所需的力学性能与工艺性能要 求；而这些性能与金属内部原子结构及合金化有着密切的关系， 还可以通过热处理强化和改善它们的性能。
教学目标: １．重点理解与掌握船用金属材料的主要
力学性能指标： ２．一般理解与掌握金属的晶体结构、合