参考书：（中文）“工程材料” 或“金属材料”；
（中文）“机械制造基础”
机械零件常规制造工艺流程：
机械工程材料基础 热加工工艺基础 机械加工工艺基础
第一章 金属材料的 力学性能
2012年1月
第一章 金属材料的力学性能
材料是人类文明、社会进步的物质基础。
第一章 金属材料的力学性能
金属材料 非金属材料
例如：弹性、塑性、强度、硬度和韧性等。
第一章 金属材料的力学性能
通常把这种外力叫做载荷。
第一章 金属材料的力学性能
载荷（外力）形式： 拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转等
五种基本形式。
第一章 金属材料的力学性能
载荷作用的情形有： 静载荷、冲击载荷、交变载荷等。
Tensile test
拉伸试验
Figure 2-12 Typical universal testing machine
而不致断裂的极限应力值。
b
Fb AO
（MPa）
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
抗拉强度σb
脆性材料：σb=σs 灰口铸铁
force-deflection curve（拉伸力-伸长量曲线）
纵坐标：tensile load, Ft (拉伸载荷)
横坐标： extension，δ
（伸长量）
Elestical range （弹性变形范围）
Plastical range: （塑性变形范围）
Engineering stress-strain curve
（工程）应力-应变 曲线
横坐标：
Tensile strain: （拉伸）应变
εt =δ/Lo
纵坐标: Tensile stress: (拉伸应力)бt
бt=F/Ao
Engineering stress-strain curve
(十字滑块拉住试样向上垂直移动 );
extension gage (伸长量测量计)； Force transducer (力传感器)
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
强度指金属材料在外力作用下抵抗变形或破坏的能力。
抗拉强度σb、抗压σbc、抗弯σbb、抗剪τb、抗扭τt。
标准拉伸试样:L0=5d0或L0=10d0
第一章 金属材料的力学性能
金属与合金统称金属材料。
第一章 金属材料的力学性能
金属材料的性能包含 使用性能和工艺性能。
第一章 金属材料的力学性能
在设计机械零件时， 首先熟悉材料的使用性能和工艺性能 是十分必要的。
第一章 金属材料的力学性能
使用性能：是指金属材料在使用条件下所表现 出来的性能。
或者说，使用性能是指机械零件在正常 工作情况下，材料应具备的性能。
无机非金属材料 高分子材料（聚合物）
第一章 金属材料的力学性能
金属元素：铁、铝、铜、镍、铬、钨等。 已发现的大多数元素是金属元素。
第一章 金属材料的力学性能
合金： 由两种或两种以上的金属元素，或者金属元素与非金
属元素所组成的具有金属性质的物质。
例如
钢：
是由铁和碳组成的合金。
普通黄铜：是由铜和锌组成的合金。
Load / KN
2.0
Fb
1.5
Fe Fs
Fp
1.0
0.5
0.0
0.0
0.5
1.0
1.5
退火低碳钢拉伸曲线 Distance/ mm
弹性变形 屈服阶段 缩颈阶段 试样断裂
2.0
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
单位: MPa
令: F （单位 Mpa）
AO
L
LO
静载单向静拉伸应力――应变曲线
如：力学(机械)性能、物理性能、化学性能。
第一章 金属材料的力学性能
工艺性能：是指制造过程中材料适应加工的性能。 或者说，机械零件在冷、热加工制造过程中，材料应 具备的性能。
如：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能、热处理工艺性。
第一章 金属材料的力学性能
机械性能（力学性能）—
是指金属材料在外力作用时表现出来的性能。
工业上使用的某些金属材料，如 高碳钢、铸铁等，在拉伸试验中不出 现明显的屈服现象。国标规定以试样 塑性变形量为试样标距长度的0.2%时, 材料承受的应力称为：
“条件屈服强度”,并以符号σ0.2表示。
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
抗拉强度σb （强度极限）
金属材料在断裂前所能承度、塑性
根据拉伸实验确定的强度指标 :
弹性极限σe
材料在载荷作用下产生弹性变形时所
能承受的最大应力（两段）。
载荷不超过Fp时：材料拉伸时应力―应变保持线性关系
符合虎克定理： E
E称为弹性模量 ,是衡量材料产生弹性变形难易程度的指标,通常又 称为刚度，单位 MPa 。
机械制造基础
上海第二工业大学 机电工程学院
2012年2月
阅读到51页。
复习资料、PPT课件等
网上可以下载 用户名：engineering010203@ 密码： materials010203
练习本务必填写： 学号。 与人方便，自己方便。 拜托啦！
推荐：
工具书：“英汉科学技术词典”， 清华大学编写，国防工业出版社。
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
屈服强度σs
金属材料开始产生屈服现象时的最低应力， 即金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。
S
FS AO
（MPa）
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
屈服强度σs
金属材料开始产生屈服现象时的最低应力， 即金属材料开始发生明显塑性变形的抗力。
S
FS AO
（MPa）
图2-12 典型的万能拉伸机
Tensile sample (拉伸试样)
Cylingdrical rod ,or flat plate
(圆柱形试样，或 板状试样)；
Tow fiducial marks (gage marks) (两点标记)
tensile tester
拉伸试验机
cross-head moves vertically pulling the test specimen
比例极限
p
Fp Ao
金属材料的力学性能 -- 强度、塑性
根据拉伸实验确定的强度指标 :
弹性极限σe
材料在载荷作用下产生弹性变形时所
能承受的最大应力（两段）。
载荷在Fp-Fe间：伸长量与载荷已不再成正比关系，但若 卸除载荷，试样仍然恢复到原来的尺寸，故仍处于弹性 变形阶段。
弹性极限
e
Fe Ao
图2-11 弹性变形条件下，弹性模量的作用。 所有构件具有相等的长度和横截面积。