助你理解金属材料的主要性能-强度、塑性、硬度、疲劳强度等

不管在学习课程还是在面试相关岗位时，这些知识点都可能用得上。机械就是理论结合经验，话不多说，直接上干货。全文约1700字，主要讲了强度、塑性、硬度、疲劳强度等知识点，可收藏学习。

1、金属材料的力学性能又称机械性能，是金属材料在力的作用所表现出来的性能。

2、零件的受力情况有静载荷，动载荷和交变载荷之分。用于衡量在静载荷作用下的力学性能指标有强度，塑性和硬度等；在动载荷和作用下的力学性能指标有冲击韧度等；在交变载荷作用下的力学性能指标有疲劳强度等。

3、金属材料的强度和塑性是通过拉伸试验测定的。

低碳钢的拉伸曲线图

明显的四个阶段：

1.弹性阶段ob

σp：比例极限 σe：弹性极限 σ=EƐ E=σ/Ɛ=tanα

2.屈服阶段bc（失去抵抗变形的能力）

σs：屈服极限

3.强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）

σb：强度极限

4.局部径缩阶段ef

4、强度

强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

强度有多种指标，工程上以屈服点和强度最为常用。

屈服点：δs是拉伸产生屈服时的应力。

产生屈服时的应力=屈服时所承受的最大载荷/原始截面积

对于没有明显屈服现象的金属材料，工程上规定以席位产生0.2%变形时的应力，作为该材料的屈服点。

抗拉强度：δb是指金属材料在拉断前所能承受的最大应力。

拉断前所能承受的最大应力=拉断前所承受的最大载荷/原始截面积

5、塑性

塑性是金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。

常用的塑性指标是伸长率和断面收缩率。

伸长率：δ试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。

伸长率=（原始标距长度－拉断后的标距长度）÷拉断后的标距长度×100%

伸长率的数值与试样尺寸有关，因而试验时应对所选定的试样尺寸作出规定，以便进行比较。同一种材料的δ5 比δ10要大一些。

断面收缩率：试样拉断后，缩颈处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ψ表示。

收缩率=（原始横截面积－断口处横截面积）÷原始横截面积×100%

伸长率和断面收缩率的数值愈大，表示材料的塑性愈好。

6、硬度

金属材料表面抵抗局部变形（特别是塑性变形、压痕、划痕）的能力称为硬度。

金属材料的硬度是在硬度计上测出的。常用的有布氏硬度法和洛氏硬度法。

1.布氏硬度（HB）

是以直径为D的淬火钢球HBS或硬质合金球HBW为压头，在载荷的静压力下，将压头压入被测材料的表面，停留若干秒后卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的表格中查出相应的HB值。

布氏硬度法测试值较稳定，准确度较洛氏法高。是测量费时，且压痕较大，不适于成品检验。

2.洛氏硬度(HR)

是将压头（金刚石圆锥体、淬火钢球或合金球）施以100N的初始压力，使压头与试样始终保持紧密接触。然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷，以残余压痕尝试计算其硬度值。实际测量时，由刻度盘上的指针直接指示出HR值。

洛氏硬度法测试简便、迅速，因压痕小、不损伤零件，可用于成品检验。其缺点是测得的硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。

3.韧性

金属材料断裂前吸收的变形能量的能力称为韧性。韧性的常用指标为冲击韧度。

金属材料的韧度通常采用摆锤冲击弯曲试验机来测定。

冲击韧度=冲断试样所消耗的冲击功/试样缺口处的横截面积

冲击值的大小与很多因素有关。它不公受试样开关、表面粗糙度及内部组织的影响，还与试验时的环境温度有关。因此，冲击值的大小一般公作为选择材料时的参考，不直接用于强度计算。

7、疲劳强度

承受循环应力或交变应力的零件在工作一段时间后，有时突然发生断裂，而其所承受的应力往往低于该材料的屈服点，这种断裂称为疲劳断裂。

一般认为产生疲劳断裂的原因，是由于材料有内部缺陷、表面划痕驻其他能引起应力食品的缺陷，导致产生微裂纹。

8、下列符号所表示的力学性能指标名称和含义是什么？

δb：抗拉强度

δs：屈服强度或屈服点

δ0.2：工程规定屈服点

δ-1：按正弦曲线变化的对称循环应力的疲劳强度

δ：伸长率

αk：冲击韧度

HRC：120°金刚石圆锥体

HBS：布氏硬度计以淬火钢球为压头

HBW：布氏硬度计以合金球为压头

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