§ 4.3 材料的拉（压）力学性能一、材料在 拉伸 时的力学性能
(1)低碳钢拉伸时的力学性能 (重点 )
(2)其它塑性材料拉伸时的力学性能
(3)铸铁拉伸时的力学性能 (重点 )
二、材料在 压缩 时的力学性能
(1)低碳钢压缩时的力学性能 (重点 )
(2)铸铁压缩时的力学性能 (重点 )
三,塑性材料与脆性材料的比较材料的力学性能是指材料在受力和变形过程中，所表现出的性能特征。
如弹性模量，横向变形系数，极限应力等。
材料的力学性能是由试验测定的。
试验条件：常温，静荷载。
拉伸试件如图：
lo — 标距，测量变形部分。 d — 试件直径。
压缩试件如图：
1 ≤ h/d ≤ 3
l0
d
h
d
一、材料在拉伸时的力学性能
(1)低碳钢拉伸时的力学性能 (重点 )
(2)其它塑性材料拉伸时的力学性能
(3)铸铁拉伸时的力学性能 (重点 )
⊿ l
F
G
O
A
B
C
D
H
F —— ⊿ l 曲线实验过程
Ｅ
(1) 低碳钢拉伸时的力学性质
ζ — ε曲线
ε
σ
O
A
ζp
B
ζe
C
ζs
ED
G
ζb H
ε塑
α
F
O2O1
卸载 加载冷作硬化
ε弹ε塑 ε
弹低碳钢拉伸实验过程的四个阶段,
① 弹性阶段（ OB曲线）
A点 σp—比例极限 (重点 ) ζ = E · ε
B点 σe—弹性极限这里 A,B很接近．
② 屈服阶段（ BE曲线） —— 明显的变形,
应力增加不明显，应变增加显著。
D点 ζs—屈服极限 (重点 )
C点最高,D点最低。
在卸载过程中 ε= ε弹 + ε塑,保留 ε塑 。
表面磨光的试样屈服时 。 表面将出现与轴线大致成 45° 倾角的条纹,这是由于材料内部对滑移形成的,称为滑移线 。
普通碳素钢 ζs?2— 3?102MPa
③ 强化阶段（ EG曲线）
G点 σb—强度极限普通碳素钢 ζb?3— 6?102 MPa
卸载规律：把试样拉到超过屈服极限后卸载,在卸载过程中,应力和应变按直线规律变化 。
冷作硬化：材料经过屈服阶段以后,因塑性变形使其组织结构得到调整,若需要增加应变则需要增加应力 。 ζ— ε曲线又开始上升,这一现象称为 冷作硬化 。
④ 颈缩阶段（ GH曲线）
伸长率（延伸率 ） δ=
工程上通常 δ>5 % 塑性材料 ;δ<5 % 脆性材料。 截面收缩率定义为：
对于低碳钢,δ=20?30%,ψ=60%左右 (典型 塑性材料 )。
这两个值越大，说明材料塑性越好。
%1 0 01l ll
%1 0 01
A
AA?
O
退火球墨铸铁锰钢
ζ
强铝
10 20 30 ε%
400
800
900
MPa
其他材料在拉伸时的力学性能
MPa
ε
ζ
0 0.2 %
ζp0.2
C
D
对于没有明显屈服阶段的塑性材料 (前图 ),当产生的塑性应变
ε=0.2% 时，所对应的应力叫 名义屈服极限，或条件屈服极限,用
ζp0.2表示。
(3) 铸铁拉伸时的力学性能
① 如图 灰口铸铁拉伸时的应力 — 应变关系,它只有一个 强度指标 ζb；
② 拉断时应力较小；应变不明显 。
(典型 的脆性材料 )
③ 近似服从胡克定律,并以应变 0.1%割线的斜率作为弹性模量 。
ζ
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
MPa
ε%O
40
80
120
ζb
割线弹性模量铸铁拉伸二、材料在压缩时的力学性能
(1) 低碳钢压缩时的力学性能
(2) 铸铁压缩时的力学性能
(1) 低碳钢压缩时的力学性能
F
与拉伸时 E,ζS大致相同 。
ε
σs
O
ζ
拉伸压缩
(2) 铸铁压缩时的力学性能铸铁的抗压强度极限与其抗拉强度极限的关系为 ζ压 =(3~5)ζ拉 。
F
大致 45°F
1 2 3 4 5 6
MPa
ε%O
200
400
600 ζ
b
拉伸压缩
ζ 铸铁压缩三,塑性材料与脆性材料的比较
(1) 塑材与脆材的区别在于破坏时变形的大小。
塑性材料断裂前变形显著，一般有屈服、
颈缩现象。脆性材料断裂前无预兆，突然破坏。
(2) 塑性材料抗拉，抗压 ζs能力基本相同。脆性材料抗拉，抗压能力 ζb相差较大。
(3) 一般材料 结论,塑材适合做抗拉构件。
脆材适合做抗压构件。
思考题：
材料 a,b,c 那个强度极限大?那个塑性好?
O
σ
ε
a
b
c
(1)低碳钢拉伸时的力学性能 (重点 )
(2)其它塑性材料拉伸时的力学性能
(3)铸铁拉伸时的力学性能 (重点 )
二、材料在 压缩 时的力学性能
(1)低碳钢压缩时的力学性能 (重点 )
(2)铸铁压缩时的力学性能 (重点 )
三,塑性材料与脆性材料的比较材料的力学性能是指材料在受力和变形过程中，所表现出的性能特征。
如弹性模量，横向变形系数，极限应力等。
材料的力学性能是由试验测定的。
试验条件：常温，静荷载。
拉伸试件如图：
lo — 标距，测量变形部分。 d — 试件直径。
压缩试件如图：
1 ≤ h/d ≤ 3
l0
d
h
d
一、材料在拉伸时的力学性能
(1)低碳钢拉伸时的力学性能 (重点 )
(2)其它塑性材料拉伸时的力学性能
(3)铸铁拉伸时的力学性能 (重点 )
⊿ l
F
G
O
A
B
C
D
H
F —— ⊿ l 曲线实验过程
Ｅ
(1) 低碳钢拉伸时的力学性质
ζ — ε曲线
ε
σ
O
A
ζp
B
ζe
C
ζs
ED
G
ζb H
ε塑
α
F
O2O1
卸载 加载冷作硬化
ε弹ε塑 ε
弹低碳钢拉伸实验过程的四个阶段,
① 弹性阶段（ OB曲线）
A点 σp—比例极限 (重点 ) ζ = E · ε
B点 σe—弹性极限这里 A,B很接近．
② 屈服阶段（ BE曲线） —— 明显的变形,
应力增加不明显，应变增加显著。
D点 ζs—屈服极限 (重点 )
C点最高,D点最低。
在卸载过程中 ε= ε弹 + ε塑,保留 ε塑 。
表面磨光的试样屈服时 。 表面将出现与轴线大致成 45° 倾角的条纹,这是由于材料内部对滑移形成的,称为滑移线 。
普通碳素钢 ζs?2— 3?102MPa
③ 强化阶段（ EG曲线）
G点 σb—强度极限普通碳素钢 ζb?3— 6?102 MPa
卸载规律：把试样拉到超过屈服极限后卸载,在卸载过程中,应力和应变按直线规律变化 。
冷作硬化：材料经过屈服阶段以后,因塑性变形使其组织结构得到调整,若需要增加应变则需要增加应力 。 ζ— ε曲线又开始上升,这一现象称为 冷作硬化 。
④ 颈缩阶段（ GH曲线）
伸长率（延伸率 ） δ=
工程上通常 δ>5 % 塑性材料 ;δ<5 % 脆性材料。 截面收缩率定义为：
对于低碳钢,δ=20?30%,ψ=60%左右 (典型 塑性材料 )。
这两个值越大，说明材料塑性越好。
%1 0 01l ll
%1 0 01
A
AA?
O
退火球墨铸铁锰钢
ζ
强铝
10 20 30 ε%
400
800
900
MPa
其他材料在拉伸时的力学性能
MPa
ε
ζ
0 0.2 %
ζp0.2
C
D
对于没有明显屈服阶段的塑性材料 (前图 ),当产生的塑性应变
ε=0.2% 时，所对应的应力叫 名义屈服极限，或条件屈服极限,用
ζp0.2表示。
(3) 铸铁拉伸时的力学性能
① 如图 灰口铸铁拉伸时的应力 — 应变关系,它只有一个 强度指标 ζb；
② 拉断时应力较小；应变不明显 。
(典型 的脆性材料 )
③ 近似服从胡克定律,并以应变 0.1%割线的斜率作为弹性模量 。
ζ
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
MPa
ε%O
40
80
120
ζb
割线弹性模量铸铁拉伸二、材料在压缩时的力学性能
(1) 低碳钢压缩时的力学性能
(2) 铸铁压缩时的力学性能
(1) 低碳钢压缩时的力学性能
F
与拉伸时 E,ζS大致相同 。
ε
σs
O
ζ
拉伸压缩
(2) 铸铁压缩时的力学性能铸铁的抗压强度极限与其抗拉强度极限的关系为 ζ压 =(3~5)ζ拉 。
F
大致 45°F
1 2 3 4 5 6
MPa
ε%O
200
400
600 ζ
b
拉伸压缩
ζ 铸铁压缩三,塑性材料与脆性材料的比较
(1) 塑材与脆材的区别在于破坏时变形的大小。
塑性材料断裂前变形显著，一般有屈服、
颈缩现象。脆性材料断裂前无预兆，突然破坏。
(2) 塑性材料抗拉，抗压 ζs能力基本相同。脆性材料抗拉，抗压能力 ζb相差较大。
(3) 一般材料 结论,塑材适合做抗拉构件。
脆材适合做抗压构件。
思考题：
材料 a,b,c 那个强度极限大?那个塑性好?
O
σ
ε
a
b
c
