• 断面收缩率 Z --试样拉断后，颈缩处横截面的最大 缩减量与原始横截面积的百分比。 • 断面收缩率Z的测定：测出断裂后试样颈缩处最小 横截面积 Su。
S 0 Sμ 100% S0
颈缩
• 铸铁的拉伸实验方法与低碳钢的拉伸实验相同， 但是铸铁在拉伸时的力学性能明显不同于低碳钢， 其应力应变曲线如图2－5所示。铸铁从开始受力 直至断裂，变形始终很小，既不存在屈服阶段， 也无颈缩现象。断口垂直于试样轴线，这说明引 起试样破坏的原因是最大拉应力。
强化阶段：经过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形的能力，要使它继续变形必须增加拉力。 颈缩阶段：在试件某一薄弱的横截面处发生急剧的局部收缩，横截面 d)断裂
颈缩
上屈服点的数值与试样形状、加载速度等因素有关，一般是 不稳定的；下屈服点则有比较稳定的数值，能够反映材料的 性能。通常就把下屈服点称为屈服点，而下屈服点对应的应 力值称为屈服强度。
抗拉强度Rm • 抗拉强度(Rm) ---试样拉伸过程中最大试验力所 对应的应力。
Fm Rm So
• 断后伸长率---试样拉断后，标距部分的残余伸 长与原始标距的百分比。 • 断后伸长率A的测定：将拉断后的试样的断裂部 分在断裂处紧密对接在一起，测出试样断裂后标 距间的长度Lμ。
Lμ L 0 A 100% L0
断面收缩率(Z)：断裂后试样横截面积的最大缩减量(So-Su)与原始横截面积(So)之 比的百分率。
低碳钢的拉伸应力-应变曲线
应力
屈服阶段
颈缩阶段
抗拉强度(Rm)：tensile strength 相应最大力(Fm)的应力。
强化阶段
下屈服强度 ReL
Rm
断裂
Fm S0
S0：试样原始横截面积
屈服强度：yield strength 当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间 达到塑性变形发生而力不增加的应力点， 应区分上屈服强度和下屈服强度。 应变 上屈服强度(ReH)：upper yield strength 试样发生屈服而力首次下降前的最高应力。
适用范围: 测量薄板类 ;
HV≈HBS ;
冲击韧性( notch toughness ):
材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。
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。
洛氏硬度 HR ( Rockwll hardness )
洛氏硬度测试示意图
洛氏硬度计
h1-h0
维氏硬度 HV ( diamond penetrator hardness )
金属材料力学性能试验
一、力学性能的定义
• 力学性能是指材料在外加载荷与环境因素联合作 用下表现的行为，也就是材料抵抗外加载荷引起 变形和断裂的能力。
• 拉伸实验是应用最广泛的力学性能实验方法。拉 伸实验测定的力学性能指标称为拉伸性能，是材 料的基本力学性能，是各种材料结构强度设计的 主要依据，是评定、选定材料的主要依据。 • 对于某些脆性材料，一般采用弯曲或压缩实验测 定材料力学性能。


第二节：硬度
硬度( hardness ):是指材料抵抗其他硬物体压 入其表面的能力 •常用测量硬度的方法
布氏硬度HB 洛氏硬度HR 维氏硬度HV
布氏硬度 HB ( Brinell-hardness )
布氏硬度计
适用范围:
＜450HBS;
＜650HBW;
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度 值，符号后面的数字按顺序分别表示球体
弹性阶段
O
下屈服强度(ReL)：lower yield strength
在屈服期间，不计初始瞬时效应时的最低应力。
根据低碳钢应力-应变曲线不同阶段的变形特征，整个拉伸过程依次分为： 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。
弹性阶段：当外力解除后变形能够全部消除、恢复原状，为弹性变形。
屈服阶段：开始产生塑性变形，即当外力解除后，变形不能完全恢复，而残留下一部分变形。
规定非比例延伸强度(Rp)
非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规 定的百分率，例如RP0.2， 表示规定非比例延伸率为0.2%时的应力。 其他金属材料的拉伸实验和低碳钢拉伸实验方法相同，但材料所显示出来的力学性能有很 大差异。下图给出了锰钢、硬铝、退火球墨铸铁和45 钢的应力-应变图。这些材料都是塑性材料， 但前三种材料没有明显的屈服阶段。对于没有明显屈服阶段的塑性材料，通常规定以产生0.2%塑 性应变时所对应的应力值作为材料的名义屈服极限，以RP0.2表示。
二、拉伸试验中的基本概念
应力：应力是在它所作用面积上的力，用N/mm2表示。 在米制单位中，用千帕（kPa）或兆帕（MPa）表示。
1)圆形截面
2)矩形截面
a b l0
四种形式的应力
• • • •
拉应力是能够使材料伸长的应力。 压应力是能使材料缩短的应力。 剪切应力是能使材料沿应力平行方向产生位移的应力。 扭转应力是能使材料的两个底面沿相反方向产生扭动的 应力。
应变是被测试材料尺寸的变化率，它是 加载后应力引起的尺寸变化。 由于应变是一个变化率，所以它没有单 位。
长度的变化量 应变 原始长度
应变的计算
有关拉伸试样的基本术语
原始标距(Lo)：施力前的试样标距。 断后标距(Lu)：试样断裂后的标距。 平行长度(Lc)：试样两头部或两夹持部分(不带头试样)之间平行部分的长度。 断后伸长率(A)：是断后标距的残余伸长(Lu-Lo)与原始标距(Lo)之比的百分率。