云
主
编
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
制 • ③强化阶段（em）。当载荷超过Fp后，试样开始明显的
造
塑性变形。要使试样继续伸长，载荷必须不断增加，当 试样变形不断增大时，它所需要的载荷也不断增加，这
技
种随着塑性变形量的不断增加，试样对变形的抗力也不 断增大的现象称为形变强化。在此阶段的变形是均匀发
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
制
造 技
引子：取缔地条钢
术
2005年12月，国家发改委发布的《产
基 业结构调整指导目录（2005年本）》明
础 确规定，地条钢属于国家明令淘汰的产
品。
胡 地条钢为什么会被淘汰？钢材的力学性
翔 能如何衡量？怎样检验钢材的力学性能？
云
主
编
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
编
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
制
造 3、硬度
技
硬度是指金属材料抵抗比它更硬的物体压入
术 其表面的能力，即抵抗局部塑性变形的能力。一
基 般来说，硬度越高，耐磨性越好，强度也比较高。
础
最常用的测定硬度的方法是压入测试法。生 产中广泛应用的有布氏硬度和洛氏硬度测试法。
胡 翔 云 主 编
机 械 第1章 机械工程材料与热处理 制 造技术 （球1）作布压如氏头图硬用1度符-3所号示H为BS布表氏示硬，度硬实质验合原金理球。作淬压火头钢 基 用 HBW的变形为弹性变形。Fp为试样能恢复到原始形 状和尺寸的最大拉力。
基
•
·
②屈服阶段（pe）。若载荷超过Fp，卸载后试样
础
的变形不能完全消失，而是保留一部分残余变形， 试样开始塑性变形。当载荷达到Fe时，试样开始
明显的塑性变形，在曲线上就会出现平台或锯齿
胡 翔
状，这表示外力维持不变，试样还在继续伸长， 这种现象称为屈服。Fe为屈服载荷。
制
拉伸曲线是指拉伸试验中记录的拉伸力
造
（载荷）与伸长的关系曲线，如图1.2（a）
技
所示。
术
基
础
胡
翔
云
主
图1.2力-伸长曲线示意图
编
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
制 • 根据力-伸长曲线，低碳钢试样的拉伸过程分以
造 技
•
下几个阶段： ①弹性变形阶段（Op）。在进行拉伸试验时，若 载荷不超过Fp，卸载后试样立即恢复原状，此阶
翔 抗力的指标。
云
主
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机 械 第1章 机械工程材料与热处理 制 造技②用抗符拉号R强m度表。示抗。拉其强计度算是公指式试为样：拉断前承受的最大标准拉应力， 术 基式中： 础RFmm————试抗样拉在强屈度服（阶MP段a所）能；承受的最大载荷（Ｎ）；
S0——试样原始截面尺寸（mm2）。
胡零件在工作过程中所受的应力如果超过了抗拉强度，就会发生断 翔裂。因此在机械零件设计时，抗拉强度是重要的设计依据之一， 云同时也是评定金属材料强度的重要指标。 主 编
间时效应时的最小应力（ＭPa）；
胡 翔 云间FS时e0L—效——应—试时下样的屈原最服始小载截载荷面荷，尺(即N寸)在；（屈m服m期2）间。的恒定应力或不计初始瞬
主
编
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
制• 不少金属材料在拉伸试验中没有明显的屈服现象，难以测
造•
出屈服点（如铸铁、铜合金等）。 此时，可用规定残余延伸强度Rr0.2表示。Rr0.2表示卸载
胡 翔
“缩颈”现象，如铸铁等。图1.2（b）所示为铸铁的力拉伸曲线。
云
主
编
机 FeH
S0
械 第1章 机械工程材料与热处理
制• （3）强度指标
造• ①屈服强度。金属材料产生屈服时的应力称为屈服强度，
技
屈服强度分为上屈服强度和下屈服强度，分别用符号ReH 和ReL表示。上屈服强度计算公式为
术
基础••
·
技 后试样标距部分的残余延伸达到规定原始标距的0.2%时
术 所对应的应力，如图1.3所示。其计算公式为：
基
础• 式中：
• Rr0.2——规定残余延伸强度（ＭPa）；
• Fr0.2——规定残余伸长率达到0.2%时所对应的载荷(N)；
• 胡•
S0——试样原始截面尺寸（mm2）。 屈服强度ReL 和规定残余延伸强度Rr0.2都是衡量金属材料塑性变形
式中： ReH——上屈服强度，即试样发生屈服而载荷首次下降前
的最高应力（ＭPa）；
•
胡
FeH——上屈服载荷，即试样发生屈服而载荷首次下降前 的最高载荷(N)；
翔•
云
S0——试样原始截面尺寸（mm2）。
主
编
机
械第1章 机械工程材料与热处理 制
造
下屈服强度的计算公式为
技
术
基
·
础 式中：
ReL——下屈服强度，即在屈服期间的恒定应力或不计初始瞬
术
•
生的。Fm为试样拉伸时承受的最大拉力。 ④缩颈阶段（mz）。当拉伸的载荷达到最大值Fm时，试
基 样开始产生局部收缩变形，·试样的横截面积减小，这种
础
现象称为“缩颈”。由于试样的横截面积不断减小，拉 伸载荷也逐渐降低，直到试样断裂。
• 工程上使用的金属材料中，许多材料没有明显的屈服现
象，有些脆性材料不仅没有屈服现象，而且也不会产生
机
械 第1章 机械工程材料与热处理
制 （4）塑性指标
造
①断后伸长率。断后伸长率是指试样 拉断后标距的伸长量与原始标距的百
技 分比，用符号“A”表示。断后伸长率
术 示意图如图1.4所示。其计算公式为：
基
础
式中， A——断后伸长率（%）；
L0——试样的原始标距（mm）；
胡 翔 云 主短不L同试能u一—样相材—的互料试断比的样后较试拉伸。样断长长后率短的分不标别同距用，（A1测m1.m得3和）的A。断表后示伸。长不率同是符不号同的的伸。长长率、
制
造
1.1 金属材料的力学性能
技
1.1.1 强度和塑性
术
1.强度
基 础
金属材料在载荷的作用下抵抗弹性 变形、塑性变形和断裂的能力称为强度。
根据载荷的不同作用方式，强度可
分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗
胡
弯强度、抗剪强度等。
翔
通过拉伸试验可测定材料强度指标。
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械 第1章 机械工程材料与热处理
编
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械 第1章 机械工程材料与热处理
制
造 技
②断面收缩率。断面收缩率是指试样拉断后，缩颈处横截面 积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，用符号“Z”表示。 其计算公式是：
术
基
础 式中：
Z——断后收缩率（%）； 胡 S0——试样原始横截面积（mm2）； 翔 Su——试样拉断后断口处的最小横截面积（mm2）。 云 断面收缩率不受试样尺寸的影响，比较确切地反映了材料的 主 塑性。