当硬度在200~600HB, HRC≈1/10HB
硬度一般不标单位，如 200HB, 55HRC
3．维氏硬度(HV) （以压痕面积表示）
HV=F/Av=1.8544F/d2 当硬度小于450HB, HB≈HV
✓各种硬度应用特点：
布氏硬度：压痕大，测量结果准确； 但不宜测成品及薄壁件。
洛氏硬度：压痕小，操作简单，可测 成品及薄壁件；但对组织不均匀材料， 需测多点，取平均值。
塑性：工程材料在外力作用下，产生塑性变形而不破坏的 能力。对应拉伸变形：
1．伸长率d
δ=△L/L0=(L1-L0)/L0 × 100%
2．断面收缩率y y =△A/A0=(A0-A1)/A0 × 100%
d,y 越大，塑性愈好；δ<5%, 脆性材料。
高分子材料：延伸程度可由自由拉伸比描述。
三、冲击韧性（impact toughness）
应力:σ=F/A0 （MPa） 应变:ε=△L/L0
屈服强度σs： 材料开始明显塑性变形的抗力 ，即产生屈服现象
时的应力。
σs=Fs/A0 抗拉强度σb：
金属材料被拉断前所承受的最大应力。
σb=Fb/A0 弹性极限σe：
材料在外力作用下，保持弹性变形的最大应力。
σe=Fe/A0
中、高碳钢和其他 脆性金属材料无明显屈 服现象，国家标准以产 σ0.2 生0.2%残余应变时的应 力来表示屈服强度，称 为条件屈服极限或名义 屈服极限，即：
§2-1 工程材料的力学性能
(mechanical performance)
力学性能：定义
常见力学性能指标：
强度（抗拉强度、抗压强度、弯曲强 度等）、硬度、塑性、断裂韧度、冲 击韧度、疲劳强度等。
一、强度（strength） 1. 抗拉强度
（
1
）
金
Fk
属
材
料
抗
拉
强
度
强度：定义
K
拉伸过程经历四个阶段：
γ-Fe、Cu、Al、Ni
（3）密排六方晶格
c
a
h.c.p
c/a≈1.633，r=1/2a，n=6，K=0.74
常见金属有： Be、Mg、Zn、Cd
多晶结构
单晶体：结晶方位完全一致的晶体 。各向异性
多晶体：实际金属是由许多结晶位向不一致的 小晶体组成的，每个小晶体呈不规则粒状，叫 做晶粒，晶粒之间的界面叫晶界。各向同性
冲击韧性：在冲击载荷作用下，工程材料表现出来
的力学性能。指标：冲击韧度（αK）
用一次摆锤冲击试验来测定
αK =AK/A0
脆性材料：αK值低，断裂时无明显变形，断口呈结晶状， 有金属光泽； 韧性材料：αK值高，断裂时有明显塑变，断口呈灰色纤维 状，无光泽。
韧性与温度有关：脆性转变温度TK
四、疲劳强度（fatigue strength）
维氏硬度：较为精确，多用来测量表 面硬度及小件和薄片等硬度。
4．邵（肖）氏硬度（HS） 用来测量弹性体和热塑性软塑料的穿透硬
度，分为邵氏压痕硬度和邵氏反弹硬度。 邵氏反弹硬度 HS=KH/H0
六、断裂韧性（fracture toughness）
裂纹→应力集中→低应力脆断
断裂韧度KIC主要用于脆性材料，测量方法 与抗折强度相似。
1. 应力强度因子KI 2. 断裂韧度KIC（常数）KIC=Yσca1/2
KI<=KIC是判断机件是否发生低应力脆断的判据（对 于脆性材料）。
七、材料的高温性能（工程陶瓷、高温合金）
1. 高温强度
TA、TB、TC：脆性、半脆性、粘滞状态温度
2. 抗热振性（thermal shock） 材料抵抗温度变化的能力。 按热弹性理论，热应力：σ=ψEα(T1-T0)/(1-ν)； 热振参数：R=σ(1-ν)/Eα 热振破坏判据：ΔT>R
1. 弹性变形（OS） OE段：直线阶段，完全弹性变形 ES段：极微量塑性变形
弹性变形：去除外力后能完全恢 复到原来的形状。
塑性变形：外力消除后仍存在的 永久变形。
2．屈服（S点） 3．均匀塑性变形阶段：（SB） 4．颈缩（BK）---局部集中塑性变形
铸铁、陶瓷：只有第1阶段 中、高碳钢：没有第2阶段
金属材料：布氏硬度和洛氏硬度； 工程陶瓷：维氏硬度和A种洛氏硬度； 高分子材料：邵氏硬度。
1．布氏硬度(HB)
（以压痕表面积表示）
适用于未经淬火的钢、铸铁、有色 金属或质地轻软的轴承合金。
2．洛氏硬度(HR)
（以压痕深度表示）
根 据 压 头 形 式 和 载 荷 不 同 有 三 种 标 度 （ HRA, HRB,HRC），能够测试从软到硬各种硬度的材料，HRC 应用最广，可用于测硬度很高的材料。
各种金属晶体结构的差别就在于其晶格类型 和晶格常数的不同。
金属的单晶体结构，最常见的有3种：
0°
r=
3 4
a
n=2, K=0.68； α-Fe、Cr、Mo、W、V
（2）面心立方晶格（fcc）
a=b=c, α=β=γ=90°
r=
24 a
n=4, K=0.74；
疲劳断裂：在大小和方向作周期性变化的交变应力作用下， 往往在远小于强度极限时发生的断裂。 疲劳强度：材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最 高应力。
非铁金属、高 强度钢等
五、硬度（hardness）
硬度：材料抵抗外物压入的能力，是综合性能指标，表示 材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变形或断 裂的能力。硬度越高，耐磨性越高，但切削加工困难。
八、高弹性和粘流性（聚合物）
高弹性：可逆 粘流性：不可逆
第二章 工程材料的性能及应用基础
第二节 材料学基础
一、金属学基础 1.金属的晶体结构 固体分晶体和非晶体，晶体又分单晶和多晶。
晶体（crystal）：质点（原子、分子、离子）在空 间呈周期性规则排列，如大多数金属和合金、食 盐、宝石、冰块等。 晶格（晶体点阵），晶胞，晶格（点阵）常数
晶体缺陷
实际晶体中，不可避免地存在着一些原子偏 离规则排列的不完整区域，即晶体缺陷。它对金 属的性能有重大影响。
σ0.2=F0.2/A0
（2）高分子材料抗（张）拉强度
T<Tg ：玻璃态 Tg<T<Tf ：高弹态 T>Tf ：粘流态 σy ：屈服应力 σb ：抗拉强度 εb:：断裂伸长率
应变软化 应力硬化 自然拉伸比
2. 抗折（弯）强度
脆性材料（如陶瓷）
σf=3FL/(2bh2)
二、塑性（plasticity）