第一章 金属材料的力学性能
南山学院
引言：
1、金属材料的性能
使用性能,指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性
能、物理性能和化学性能。
工艺性能,指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加
工和热处理的性能。
2,金属材料 力学性能
包括 铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削
加工性能和热处理工艺性能 等。
指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有 强度、塑性、
硬度、冲击韧度 和 疲劳强度 等。
第一节 强度与塑性
南山学院
一、材料的拉伸曲线
1,oe段：直线、弹性变性
2,es段：曲线、弹性变形 +塑性变形
5,b点,出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，
拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
3,s s’段：水平线（略有波动）明显
的塑性变形屈服现象，作用的力基本不
变，试样连续伸长。
4,s’b曲线：弹性变形 +均匀塑性变形
第一章 金属的力学性能
南山学院
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。
一、强度的指标
2、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。
其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力 。
1、屈服点
σb = Fb/S0
当材料的内应力 σ ＞ σ b时，材料将产生断裂。
σ b常用作脆性材料的选材和设计的依据。
符号,σs 材料产生屈服现象时的最小应力
σ s = Fs/S0
Fs,试样屈服时所承受的拉伸力（ N） S0：试样原始横截面积（ mm）
§ 1-1 强度与塑性
南山学院
二、塑性指标
塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是
断后伸长率和断面收缩率。
1、断后伸长率
2、断面收缩率
指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
δ=(L1-L)/L x 100%
L:标距（本实验 L=100）
L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。
Ψ=(A0-A1)/A0 x 100%
A0:试件原横截面积。
A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
§ 1-1 强度与塑性
第二节 硬度
南山学院
引言：
1、定义,指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法
有关。
2、硬度的测试方法
（ 1）布氏硬度
（ 2）洛氏硬度
（ 3）维氏硬度
（ 4）肖氏硬度
第一章 金属的力学性能
南山学院
1、布氏硬度试验 （ 布氏硬度计 ）
原理,用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力
压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量
材料表面 压痕直径,以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力
表示。 如,120HBS 500HBW
4、测量范围
用于测量 灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等,
一、布氏硬度
3、优缺点
（ 1） 测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁） （ 2）
可测的硬度值不高 （ 3） 不测试成品与薄件 （ 4） 测量费时，效率低
§ 1-2 硬度
南山学院
1、洛氏硬度试验 （ 洛 氏 硬度计 ）
原理, 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，
经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一
种压痕硬度试验。
2、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读
出。 如,50HRC
4、测量范围
用于测量 淬火钢、硬质合金 等材料,
二、洛氏硬度
3、优缺点
（ 1） 试验简单、方便、迅速 （ 2） 压痕小，可测成品，薄件 （ 3） 数据
不够准确，应测三点取平均值 （ 4） 不应测组织不均匀材料，如铸铁。
§ 1-2 硬度
南山学院
1、维氏硬度试验
原理,用 夹角为 136° 的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力 F
（ 49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度 d。
2、维氏硬度值
用压痕对角线长度表示。 如,640HV。
4、测量范围
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
三、维氏硬度
3、优缺点
（ 1） 测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬） （ 2） 可测成
品与薄件 （ 3） 试样表面要求高，费工。
§ 1-2 硬度
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引言：
1、金属材料的性能
使用性能,指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括力学性
能、物理性能和化学性能。
工艺性能,指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加
工和热处理的性能。
2,金属材料 力学性能
包括 铸造性能、锻造性能、焊接性能、冲压性能、切削
加工性能和热处理工艺性能 等。
指材料在外力作用下表现出来的性能，主要有 强度、塑性、
硬度、冲击韧度 和 疲劳强度 等。
第一节 强度与塑性
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一、材料的拉伸曲线
1,oe段：直线、弹性变性
2,es段：曲线、弹性变形 +塑性变形
5,b点,出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小试样承载能力降低，
拉伸力达到最大值，试样即将断裂。
3,s s’段：水平线（略有波动）明显
的塑性变形屈服现象，作用的力基本不
变，试样连续伸长。
4,s’b曲线：弹性变形 +均匀塑性变形
第一章 金属的力学性能
南山学院
强度指材料抵抗塑性变形和断裂的能力 。
一、强度的指标
2、抗拉强度
指试样拉断前所承受的最大拉应力。
其物理意义是在于它反映了最大均匀变形的抗力 。
1、屈服点
σb = Fb/S0
当材料的内应力 σ ＞ σ b时，材料将产生断裂。
σ b常用作脆性材料的选材和设计的依据。
符号,σs 材料产生屈服现象时的最小应力
σ s = Fs/S0
Fs,试样屈服时所承受的拉伸力（ N） S0：试样原始横截面积（ mm）
§ 1-1 强度与塑性
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二、塑性指标
塑性是材料在静载荷作用下产生塑性变形而不破坏的能力。评定指标是
断后伸长率和断面收缩率。
1、断后伸长率
2、断面收缩率
指试样拉断后标距的伸长量与原标距长度的百分比。
指试样拉断后缩项处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
δ=(L1-L)/L x 100%
L:标距（本实验 L=100）
L1:拉断后的试件标距。将断口密合在一起，用卡尺直接量出。
Ψ=(A0-A1)/A0 x 100%
A0:试件原横截面积。
A1:断裂后颈缩处的横截面积，用卡尺直接量出。
§ 1-1 强度与塑性
第二节 硬度
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引言：
1、定义,指材料局部表面抵抗塑性变形和破坏的能力。
它是衡量材料软硬程度的指标，其物理含义与试验方法
有关。
2、硬度的测试方法
（ 1）布氏硬度
（ 2）洛氏硬度
（ 3）维氏硬度
（ 4）肖氏硬度
第一章 金属的力学性能
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1、布氏硬度试验 （ 布氏硬度计 ）
原理,用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力
压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量
材料表面 压痕直径,以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。
2、布氏硬度值 用球面压痕单位面积上所承受有平均压力
表示。 如,120HBS 500HBW
4、测量范围
用于测量 灰铸铁、结构钢、非铁金属及非金属材料等,
一、布氏硬度
3、优缺点
（ 1） 测量值较准确，重复性好，可测组织不均匀材料（铸铁） （ 2）
可测的硬度值不高 （ 3） 不测试成品与薄件 （ 4） 测量费时，效率低
§ 1-2 硬度
南山学院
1、洛氏硬度试验 （ 洛 氏 硬度计 ）
原理, 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，
经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一
种压痕硬度试验。
2、洛氏硬度值 用测量的残余压痕深度表示。可从表盘上直接读
出。 如,50HRC
4、测量范围
用于测量 淬火钢、硬质合金 等材料,
二、洛氏硬度
3、优缺点
（ 1） 试验简单、方便、迅速 （ 2） 压痕小，可测成品，薄件 （ 3） 数据
不够准确，应测三点取平均值 （ 4） 不应测组织不均匀材料，如铸铁。
§ 1-2 硬度
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1、维氏硬度试验
原理,用 夹角为 136° 的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力 F
（ 49.03-980.07N）压入试样表面，测出压痕对角线长度 d。
2、维氏硬度值
用压痕对角线长度表示。 如,640HV。
4、测量范围
常用于测薄件、镀层、化学热处理后的表层等。
三、维氏硬度
3、优缺点
（ 1） 测量准确，应用范围广（硬度从极软到极硬） （ 2） 可测成
品与薄件 （ 3） 试样表面要求高，费工。
§ 1-2 硬度
