金属材料的力学性能

金属材料的力学性能任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。

如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到弯矩、扭力的作用等等。

这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不超过许可变形或不破坏的能力。

这种能力就是材料的力学性能。

金属表现来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材料在外力作用下表现出力学性能的指标。

钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。

在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。

金属材料的机械性能1、弹性和塑性：弹性：金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能恢复其原来形状的性能。

力和变形同时存在、同时消失。

如弹簧：弹簧靠弹性工作。

塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。

（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。

塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。

2、强度：是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。

强度指标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，单位为MPa。

工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。

材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。

是确定各种工程设计参数的主要依据。

这些力学性能均需用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定，并可同时测定材料的应力-应变曲线。

对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。

弹性阶段的力学性能有：比例极限：应力与应变保持成正比关系的应力最高限。

当应力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定律，即应力与应变成正比。

弹性极限：弹性阶段的应力最高限。

金属材料的力学性能金属材料的力学性能引言：金属材料是一类具有良好力学性能的材料，广泛应用于工业生产和日常生活中。

它们具有高强度、高刚度和良好的塑性变形能力，使其在结构工程中发挥重要作用。

本文将介绍金属材料的力学性能，包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特性。

一、强度强度是金属材料的抵抗外力破坏和变形的能力。

常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、剪切强度等。

屈服强度是指金属材料开始塑性变形时的应力值，抗拉强度是金属材料抗拉应力下发生断裂的能力，抗压强度是金属材料抗压应力下发生断裂的能力，剪切强度是金属材料发生滑移断裂的能力。

强度与金属材料内部的晶体结构密切相关，晶体间的结合力越强，金属材料的强度越高。

二、刚度刚度是指金属材料抵抗外力变形的能力，也称为弹性模量。

刚度与材料的原子结构相关，原子之间的键合越紧密，材料的刚度就越高。

刚度是测量金属材料在受力作用下的弹性恢复能力。

常见的刚度指标是杨氏模量和剪切模量，取决于金属材料中原子之间的键合性质和晶体结构。

三、韧性韧性是指金属材料在受力作用下能够吸收大量能量而不断裂的能力。

韧性是将金属材料弯曲、扭转或拉伸时的表现，具有良好的韧性的材料可以获得较大的塑性变形能力。

韧性材料能够在受到冲击或震动时，通过塑性变形来吸收能量，从而减少外界力量对结构的破坏。

韧性与金属材料内部晶粒的细化、晶界的加强以及材料中的组织缺陷等因素有关。

四、延展性延展性是指金属材料在外力作用下能够发生塑性变形，较大程度延长而不发生断裂的能力。

延展性与金属材料的晶粒形态及其排列方式密切相关，也与材料中晶界的运动有关。

延展性较好的材料可以用于制造需要大变形的构件，如容器、管道等。

延展性较差的材料容易发生局部失稳和断裂。

结论：综上所述，金属材料具有优异的力学性能，包括强度、刚度、韧性和延展性等方面的特点。

这些性能是由金属材料的晶体结构和内部组织决定的。

对于不同的应用需求，可以选择不同力学性能的金属材料来满足要求。

金属材料的力学性能使用性能⎪⎩⎪⎨⎧性）高温。

氧化性（热稳定化学性能：耐蚀性、抗密度、熔点等性、导热性、热膨胀、物理性能：电学性、磁、塑性、韧性、钢度等力学性能：强度、硬度工艺性能⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧切削加工焊接性压力加工（冲压性）铸造性可锻性金属材料的力学性能：金属材料在一定的温度条件和受外力作用下，抵抗变形、断裂的能力称材料的力学性能又称为机械性能。

主要有四大指标：1、 强度指标：抗拉强度b σ 屈服强度s σ：（疲劳强度、屈强比）2、塑性指标⎩⎨⎧断面收缩率伸长率（延伸率）δ 3、硬度指标⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧D HL HV HRC HB ）里氏硬度（）维氏硬度（）洛氏硬度（）布氏强度（ 4、韧性指标⎩⎨⎧IC k k K A a 断裂韧度冲击韧性1、强度指标将规定尺寸的试棒在拉伸实验机上进行静拉伸实验，以测定该试件对外力载荷的抗力，可求强度指标和塑性指标。

（1）拉伸曲线图（2）应力应变图应力0A 外力=σ （单位面积所受力） 应变0L L ∆=ε （单位长度的变形量）对原材料、焊接工艺及焊接试板均有严格的标准进行规定。

对圆形拉伸试样分标准试样和比例试样，每种又分为长试样和短试样⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧==⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===（短）（长）任意选用比例试样：短试样）长试样）标距标准试样：直径006000000065.53.11(5(1020A L A L d d L d L L d （3）拉伸试验分为四个阶段中碳钢 低碳钢（拉伸图） 变形量ΔL （应变ε）σ标距L 0①弹性变形阶段：变形量L ∆与外力（或应变和应力）成正比（即虎克定律）。

该阶段最高值：e '：P σ：称比例极限（即保持直线关系的最大负荷）。

e σ：弹性极限：我们把材料产生最大弹性变形时的应力称由于检测精度，国标规定以残余变形量为0.01%时的应力为弹性极限。

A F e e =σ 应力：单位面积上材料抵抗变形的力称为应力。

1.什么是金属材料的力学性能？它包括哪些项目？
金属的力学性能是指在力的作用下，材料所表现出来的一系列力学性能指标，反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力。

金属材料的力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳等项目。

2.什么是强度？金属材料的强度指标有哪些?
材料在外力作用下，抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

金属材料的强度指标有抗拉强度和屈服点两大项。

3.什么是抗拉强度？什么是屈服点？
金属材料在拉断前所能随的最大标称拉应力，称为抗拉强度，以b σ表示，计算公式如下
S F b b =σ，b σ为抗拉强度（MPa ）;b F 为拉断前试样所承受的最大载荷；0S 为试样的原始横截面积2)(mm 。

由于不少金属材料在作拉伸试验过程中没有明显的塑性变形，通常以变形量达到试样标距部分残余伸长率0.2%时的应力，定义为该钢材的屈服强度，心2.0σ表示。

4.什么是塑性？金属材料的塑性指标有哪些？
材料断裂前，发生不可逆永久变形的能力称为塑性。

金属材料的塑性指标有伸长率、断面收缩率和弯曲角。

焊接接头的塑性指标常用弯曲角表示。

金属的力学性能有哪些金属材料的力学性能包括强度、屈服点、抗拉强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性等。

金属材料力学性能包括其中包括：弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等，它们是衡量材料性能极其重要的指标。

1、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。

材料单位面积受载荷称应力。

2、屈服点（6s）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。

时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。

3、抗拉强度（6b）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。

单位用牛顿/毫米2(N/mm2）表示。

如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa 4、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。

工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料，如常温静载的低碳钢、铝、铜等；而把δ≤5%的材料称为脆性材料，如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。

5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。

6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW）和洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）。

7、冲击韧性（Ak）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2(J/cm2）。

什么是金属材料金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料。

一般分为黑色金属和有色金属两种。

黑色金属包括铁、铬、锰等。

其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”。

由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降。

但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。

金属材料的力学性能
金属材料的力学性能是指材料在受到力的作用下的行为和性能。

常见的金属材料（如钢、铝、铜等）具有较高的强度和刚性，具有良好的塑性和延展性。

其主要的力学性能包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指材料在受到外力作用下抵抗变形和破坏的能力。

常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。

2. 延展性：金属材料具有较好的延展性，即在受到外力作用下能够发生塑性变形。

延展性可以通过材料的延伸率、断面收缩率等指标来描述。

3. 韧性：金属材料的韧性是指材料能够在承受外力作用下吸收较大的能量而不发生断裂或破坏的能力。

韧性也可以通过断裂韧性、冲击韧性等指标来描述。

4. 硬度：金属材料的硬度是指材料抵抗局部变形和外界划
痕的能力。

硬度可以通过洛氏硬度、布氏硬度等进行测量。

5. 弹性模量：金属材料的弹性模量是指材料在受到外力后，能够恢复到原来形状的能力。

弹性模量可以描述材料的刚
度和变形的程度。

6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指材料在受到交替或
重复载荷下的疲劳寿命和抗疲劳性能。

疲劳性能可以通过
疲劳寿命、疲劳极限等指标来描述。

以上是金属材料的一些常见力学性能参数，不同的金属材
料在这些性能方面有所差异。

这些性能参数的好坏直接决
定了金属材料在工程实践中的应用范围和性能优势。

金属材料力学性能
金属材料是一种具有良好力学性能的材料，其力学性能主要包括力学强度、变形能力、抗疲劳性和韧性等。

首先，金属材料具有较高的力学强度。

力学强度是指金属材料在外力作用下能够承受的最大应力。

金属材料的力学强度高，意味着它具有较高的抗拉、抗压和抗弯能力。

这使得金属材料广泛应用于工程结构中，如建筑、桥梁和航空器等。

其次，金属材料具有良好的变形能力。

变形能力是指金属材料在外力作用下发生塑性变形的能力。

金属材料可通过冷加工、热加工和轧制等工艺方法来实现变形，使其形状得到改变。

这种良好的变形能力使金属材料具有可塑性，适用于制造各种形状的工件。

金属材料还具有较好的抗疲劳性能。

抗疲劳性是指金属材料在频繁循环加载下的抗损伤能力。

由于外界应力的作用，金属材料会发生变形和损伤，如果应力循环次数过多，将导致断裂。

但金属材料通常具有较高的抗疲劳极限，可以承受较大的应力循环次数，从而延长其使用寿命。

最后，金属材料具有良好的韧性。

韧性是指材料在受力下发生断裂前能够发生较大的塑性变形。

金属材料的韧性意味着它在受到外界冲击或载荷时能够吸收能量，防止突然断裂。

这种优良的韧性使得金属材料广泛应用于制造安全保护装备，如安全带和防护网等。

总的来说，金属材料具有较高的力学强度、较好的变形能力、良好的抗疲劳性和韧性。

这些力学性能使得金属材料成为广泛使用的工程材料，并在国民经济各个领域发挥着重要作用。

金属材料的力学性能
金属材料的力学性能主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属材料的强度是指它抵抗外力的能力。

通常用屈服强度、抗拉强度或抗压强度来表示材料的强度。

2. 延展性：金属材料的延展性是指其在受力下能够发生塑性变形的
能力。

常用的评价指标有伸长率、断面收缩率和断裂延伸率。

3. 硬度：金属材料的硬度是指其抵抗局部划痕或压痕的能力。

常用
的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

4. 韧性：金属材料的韧性是指其抵抗断裂的能力。

韧性与强度和延
展性密切相关，一般用冲击韧性和断裂韧性来评价材料的韧性。

5. 塑性：金属材料的塑性是指其在受力作用下发生可逆形变的能力。

塑性是金属材料特有的力学性能，它使得金属材料可以制成各种形状。

6. 疲劳性能：金属材料的疲劳性能是指其在交变或周期性载荷下抵抗疲劳损伤的能力。

疲劳性能的评价指标包括疲劳寿命和疲劳极限等。

不同的金属材料具有不同的力学性能，这些性能会受到材料的化学成分、晶体结构、热处理和加工工艺等因素的影响。

因此，在选择和使用金属材料时，需要根据具体的工程要求和环境条件来考虑其力学性能。

金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受力作用下所表现出的力学行为和性质。

主要包括强度、塑性、韧性、硬度和抗疲劳性等。

以下将对金属材料的这些力学性能进行简要介绍。

首先，强度是指金属材料抵抗外力破坏的能力。

常见的强度指标有屈服强度、抗拉强度和抗压强度等。

屈服强度是材料在受力过程中开始发生塑性变形时的应力值，抗拉强度是金属材料在拉伸试验中抵抗断裂的能力，抗压强度则是抗压试验中材料承受外压力的能力。

这些强度指标决定了金属材料的受力承载能力。

其次，塑性是指金属材料在受力过程中能够产生可逆的永久变形的能力。

塑性是金属材料重要的力学性能，它体现了材料的延展性和可塑性。

常见的塑性指标有延伸率和冷弯性能等。

延伸率是材料在拉伸过程中产生的伸长量与原长度的比值，冷弯性能则是金属材料在室温下能够承受的塑性变形能力。

韧性是指金属材料在受力过程中能够吸收较大的能量而不断进行塑性变形的能力。

韧性是强度和塑性的综合体现，越高的韧性意味着金属材料在遭受外力时能更好地抵抗断裂。

常见的韧性指标有断裂韧性和冲击韧性等。

硬度是指金属材料抵抗外界划伤或压痕的能力，也是反映材料抗外界形变的能力。

硬度是金属材料与其他物质接触时发生形变的抵抗力，常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。

抗疲劳性是指金属材料在重复应力加载下抵抗疲劳损伤的能力。

金属材料在长期受到交变载荷时会发生疲劳破坏，抗疲劳性能反映了材料的疲劳寿命和稳定性。

常见的抗疲劳性指标有疲劳极限和疲劳寿命等。

综上所述，金属材料的力学性能包括强度、塑性、韧性、硬度和抗疲劳性等方面。

不同的金属材料在这些方面有着不同的特点和应用范围，因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的金属材料。

金属的力学性能
金属的力学性能是指金属材料在受力下的变形能力和承受能力。

主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属的抗拉强度是指材料在拉伸试验中能承受的最大拉应力，抗压强度则是材料在压缩试验中能承受的最大压应力。

强度越高，说明金属材料越能承受拉伸或压缩载荷。

2. 延伸性：金属的延伸性是指材料在受拉力作用下能够发生可逆塑性变形的能力，通常用延伸率来表示。

高延伸性意味着材料能够在受力下进行较大的可逆形变，适用于需要抵抗冲击或振动载荷的应用。

3. 硬度：金属的硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。

高硬度的金属能够抵抗划伤或穿刺，适用于需要较高耐磨性的应用。

4. 韧性：金属的韧性是指材料在断裂前能够吸收能量的能力，通常通过断裂韧性、冲击韧性或静态韧性来衡量。

高韧性的金属能够在受力下吸收更多的能量，抵抗断裂或破损。

5. 弹性模量：金属的弹性模量是指材料在受力下能够恢复原状的能力，也叫做弹性刚度。

高弹性模量的金属具有较大的刚度和弹性，适用于需要较好的回弹性能的应用。

以上是金属的一些基本的力学性能指标，不同金属材料具有不同的性能特点，可以根据具体需求选择合适的金属材料。

金属材料的力学性能金属材料在外力或能的作用下，所表现出来的一系列力学特性，如强度、刚度、塑性、韧性、弹性、硬度等，也包括在高低温、腐蚀、表面介质吸附、冲刷、磨损、空蚀（氧蚀）、粒子照射等力或机械能不同程度结合作用下的性能。

力学性能反映了金属材料在各种形式外力作用下抵抗变形或破坏的某些能力，是选用金属材料的重要依据。

充分了解、掌握金属材料的力学性能，对于合理地选择、使用材料，充分发挥材料的作用，制定合理的加工工艺，保证产品质量有着极其重要的意义。

一、强度强度是材料受外力而不被破坏或不改变本身形状的能力。

(一)屈服点金属试样在拉伸试验过程中，载荷不再增加而试样仍继续发生塑性变形而伸长，这一现象叫做“屈服”。

材料开始发生屈服时所对应的应力，称为“屈服点”，以σs表示。

有些材料没有明显的屈服点，这往往采用σ0.2作为屈服阶段的特征值，称为屈服强度。

（二）抗拉强度拉伸试验时，材料在拉断前所承受的最大标称应力，即拉伸过程中最大力所对应的应力，称为抗拉强度，以σb表示。

二、塑性塑性是金属材料在外力作用下（断裂前）发生永久变形的能力，常以金属断裂时的最大相对塑性变形来表示，如拉伸时的断后伸长率和断面收缩率。

（一）伸长率金属材料在拉伸试验时试样拉断后其标距部分所伸长的长度与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，也叫伸长率，用δ表示。

（二）断面收缩率金属试样在拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率，以符号ψ表示。

三、硬度硬度是金属材料表面抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，是衡量材料软硬的性能指标。

硬度不是一个单纯的、确定的物理量，而是一个由材料弹性、塑性、韧性等一系列不同性能组成的综合性能指标。

所以硬度不仅取决于材料本身，还取决于试验方法和条件。

（一）布氏硬度（二）洛氏硬度（三）维氏硬度四、韧性金属在断裂前吸收变形能量的能力，称为韧性。

衡量材料韧性的指标分为冲击韧性和断裂韧性。

金属材料的力学性能金属材料在现代工业生产中广泛应用，原因是因为金属材料的机械性能优异，其力学性能在诸多领域都是重要的参考指标。

一、强度金属材料中最为重要的力学性能莫过于强度。

强度是指材料在受到外力时抵抗变形和破坏的能力。

通俗地说，就是指物质能够承受多大的外部负荷。

强度分为屈服强度、抗拉强度和抗压强度。

其中屈服强度是指材料在受到一定压力后开始变形的压力值，抗拉强度是指材料在被拉伸时承受的最大拉力，抗压强度则是指材料在被挤压时所能承受的最大压力。

三者的单位均为N/mm2（纳牛/平方毫米）。

二、延展性金属材料的延展性代表了其受力后能够发生多大的形变，并且保持强大的耐久性。

在加工过程中，延展性的指标非常重要。

延展性又分为材料的伸长率和冷弯性。

伸长率是指材料在拉伸过程中能够延长的量，通常以百分比表示；冷弯性则是指材料在被弯曲或者压缩后仍然能够恢复成原来的形状，并且该过程不会破坏材料的结构。

三、弹性模量弹性模量是金属材料的另一个重要指标，是指材料在受到外来力量后，变形保持弹性状态的能力。

弹性模量越高，材料的抗弯性和抗扭性就越高，同时在结构加工方面也更加有利。

四、硬度硬度是金属材料的固有属性，它描述了材料的抗划痕和抗磨损能力。

硬度指标通常以维氏硬度（HV）表示，维氏硬度是指在标准试件被标准钢球压铸后，钢球和试件之间的形变深度。

五、疲劳强度金属材料的疲劳强度是个复杂的性质。

它是指材料在受到重复荷载后能够承受的最大荷载。

在使用时，金属材料常常会遭受到来自不同方向上的变化载荷，如果材料的疲劳强度不足，则容易出现疲劳破坏的现象。

总体而言，金属材料的力学性能是不可或缺的，它们的强度、延展性、弹性模量、硬度和疲劳强度可为工程师们提供参考指标，帮助他们更好地设计制造各种结构。

在材料科学和工程的领域中，力学性能是研究和开发新材料的基础，因此它对于推动现代工艺和工程技术的发展至关重要。

金属材料的力学性能一、概述1、金属材料所受的载荷主要有：静载荷、冲击载荷、交变载荷2、金属材料的变形主要有：弹性变形（可恢复）、塑性变形（永久变形）3、弹性金属材料受外力作用时产生变形，当外力去掉后能回复其原来形状的性能，叫做弹性。

4、弹性变形随着外力消失而消失的变形，叫做弹性变形。

5、塑性金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破坏的性能叫做塑性。

6、塑性变形在外力消失后留下来的这部分不可恢复的变形，叫做塑性变形。

7、刚性:金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

二、力学性能1、强度定义：材料在外力（载荷）作用下抵抗变形和断裂的能力。

材料单位面积所受的载荷成为应力。

屈服强度R el：在拉伸过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不在增加而变形却继续增加或产生大应力值。

单位N/mm²（条件屈服强度σ0.2）有些材料在拉伸图中没有明显的水平阶段。

为了衡量这些材料的屈服特性,规定产生永久残余变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力,称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2抗拉强度R m：材料在拉断前承受大最大应力值。

2、塑性定义：材料断裂前产生永久变形的能力断后伸长率A断面收缩率Z3、硬度定义：材料抵抗其他硬物压入的能力。

硬度测试方法：A、布式硬度测定法（HBW）HBS——压头为钢球，用于测量<450HBS HBW——压头为硬质合金,用于测量>450HBW（<650HBW）特点：布氏硬度因压痕面积较大，HB值的代表性较全面，而且实验数据的重复性也好。

由于淬火钢球本身的变形问题，不能试验太硬的材料，一般测HB450以下的材料；硬质合金可测HB450以上的材料。

由于压痕较大，不能进行成品检验。

通常用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢等材料的硬度。

B、洛氏硬度测定法(HRA、HRB HRC)特点：洛氏硬度HR可以用于硬度很高的材料，而且压痕很小，几乎不损伤工件表面，故在钢件热处理质量检查中应用最多。