第一章
1、包申格效应：产生了少量塑性变形（1～4％）的材料，再同向加载，则规定残余伸长应力σr（弹性极限σe与屈服强度σs）升高；反向加载则规定残余伸长应力σr（弹性极限σ
e与屈服强度σs）降低的现象。
2、塑性定义：材料断裂前发生永久不可逆变形的能力称为～。
3、硬度：金属在表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。
4、强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。
5、韧性：材料的断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力。
6、韧脆转变温度：材料屈服强度急剧高的温度，或断后延伸率、断面收缩率、冲击吸
收功急剧减少温度。
7、屈服强度σs ：试样出现应力不再增加而变形仍在进行的现象时的应力。量纲：N/cm(-2)
8、抗拉强度σb ：使试样保持最大均匀变形的极限应力，又称为强度极限. 量纲：N/cm(-2)
9、断后伸长率δ——延伸率δ= ΔL/L0 = (L1-L0)/L0
10、无屈服平台：规定残余伸长应力σr0.2
残余塑性变形量为0.2%的应力——材料抵抗微量塑性变形的抗力。
11、断面收缩率ψ：试样拉断后颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。
ψ=ΔA/A0＝（A0－A1）/A0×100%
12、金属的弹性模量主要取决于什么因素：
（1）与原子间结合力有关——原子间距离或原子半径，a或r愈小，E 愈大；（2）与温度有关：T↑，a ↑，E↓；（3）与加载速度有关：但基本不影响；（4）与合金化、热处理、冷加工的影响有关——取决于对原子间键合力的影响。另外，单晶体E 值各向异性；
原因：不同晶向原子排列不同——沿原子密排晶向上的弹性模量较大。多晶体 E 伪各向同性。附：非晶态材料玻璃等——各向同性
13．试述韧性断裂与脆性断裂的区别：
韧性断裂特点脆性断裂特点
断裂前发生明显宏观塑性变形: ψ>5% 断裂前不发生明显的塑性变形: ψ<5%
断裂时σ工作> σs; σ工作<σs——低应力断裂
裂纹扩展过程较慢，消耗大量塑性变形能裂纹扩展过程较快——快速、突然性
——低碳钢等塑性好的金属材料；高分子材料——淬火钢、灰铸铁；陶瓷、玻璃等脆性材料
14、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？
解理断裂定义: 在一定条件下，在正应力作用下由于原子间结合键力的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。
剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，一般为韧性断裂。穿晶断裂宏观上可能是韧性的，也可能是脆性的；沿晶断裂通常是脆性断裂。
15、何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？
宏观断口特征三要素：（1）纤维区：裂纹生核及缓慢生长区——韧性断裂区；（2）放射区：裂纹快速扩展区。——脆性断裂区；（3）剪切唇：瞬时断裂区——韧性断裂区。
影响宏观拉伸断口性态的因素：(1)强度↑，塑性↓，放射区尺寸↑；(2)试样尺寸↑，放射区↑↑，纤维区变化小；(3)韧性断裂时，宏观断口有三个区, 脆性断裂时纤维区很小，剪切唇几乎没有——放射区大。韧性好的断口――纤维状。脆性断口――结晶状、瓷状。
16、比较时效强化与弥散强化的异同
a. 沉淀强化（时效强化）与弥散强化的相同点：第二相以细小颗粒形式分布于基体中。
b.沉淀强化（时效强化）与弥散强化之间的不同点：
强化类型强化机理稳定性对相图
要求
高温下使
用情况
沉淀强化分别有偏聚强化、共格新
相强化、分散粒子强化
依时效温度与时间不同分为：欠
时效、时效、过时效等阶段，即
并非热稳定的
有不能
弥散
分散粒子，无共格关系热稳定的无能
强化
17、试述退火低碳钢、中碳钢、高碳钢的工程应力/应变曲线的区别并解释。
注：（1）三者弹性模量相同，但屈服强度、抗拉强度不同
（2）低碳钢与中碳钢存在明显屈服现象，高碳钢无明显屈
服现象
（3）
不同的原因：
；不同的原因：
18、什么是材料的刚度？什么是构件的刚度？如何提高构件的刚度？
工程上弹性模量被称为材料的刚度，表征金属材料对弹性变形的抗力，其值越大，则在相同应力作用下产生的弹性变形就越小。构件的刚度与材料的刚度不同，她除了与材料刚度有关外，还与其截面形状和尺寸以及载荷作用的方式有关。
提高构件刚度的途径：①选择高弹性模量材料；②加大构件截面积。
第二章
1、应力状态软性系数：最大切应力与最大正应力之间的比值，称为应力状态软性系数。
2、缺口效应：缺口的存在，使得材料在静载荷作用下，缺口根部产生应力集中，同时缺口截面上的应力状态发生改变，称之为缺口效应。
3、缺口敏感度（NSR）：缺口试样的抗拉强度与光滑试样的抗拉强度的比值(Notch Sensitivity Ratio)
4、σbc——抗压强度：外力是压力时的强度极限（如下图）
5、HBW——布氏硬度（500HBW5／750：表示用硬质合金球，压头直径5mm，加压750kgf，保持10-15秒(保持时间为10-15，不加标注)，测得布氏硬度值为500。）
洛氏硬度：HRA: 硬质合金或较硬的金属材料；HRB: 较软的金属材料：低碳钢、铜合金、铁素体可锻铸铁；HRC: 淬火后的合金结构钢、工具钢、珠光体可锻铸铁——相对较硬的材料。
HV——维氏硬度；HS——肖氏硬度;HL——里氏硬度；HK——
6、硬度测定一题见课本（P55）
第三章
1、低温脆性(冷脆)：金属或合金，当温度低于某一温度tk时，Ak明显↓，转变为脆性状态，该现象称为冷脆。——多为bcc、hcp结构
2、冲击吸收功Ak（J）：为试样变形和断裂过程中所消耗的功。
Aku——用夏比U形缺口试样测得的冲击吸收功；Akv——用夏比V形缺口试样测得的冲击吸收功
3、现需检验以下材料的冲击韧性，问哪些材料要开缺口，哪些材料不要开缺口？
韧性材料，开缺口——夏比U型缺口和V型缺口。
脆性材料不开缺口：陶瓷、铸铁、工具钢等
W18Cr4V 为工具钢不用开缺口；铸铁为脆性材料不开缺口;
4、见课本（P65）
第四章
1、应力场强度因子KI ——是表征弹性体I 型（张开型）裂纹尖端区域应力场强弱程度的参量。
2、Kic 与KI 的区别（包括影响因素）
KIc 是材料的力学性能指标之一，反映了材料抵抗裂纹失稳扩展即抵抗脆性断裂的能力。它决定于材料的成分、组织结构等内在因素，而与外加应力及试样尺寸等外在因素无关。 ② KIc 是KI 的临界值，与KI 有相同的量纲，但KIc 与KI 的意义截然不同。KI 描述裂纹前端内应力场强弱的力学参量，决定于外加应力、试样尺寸和裂纹类型，而与材料无关；
3、例1: 有一大型薄板构件，承受工作应力为400MN/m2,板的中心有一长为3mm 的裂纹，裂纹面垂直于工作应力，钢材的σs ＝500 MN/m2，试确定：
（1）裂纹尖端的应力场强度因子K Ⅰ;
（2）裂纹尖端的塑性区尺寸R 。
解题步骤：
(1)判断是否需修正： σ/ σs ≥0.7时需修正
(2)判断裂纹类型以及应力状态,确定计算公式：
P87—— 4－16( 需修正)
┗平面应力、平面应变下的K Ⅰ表达式
P80、82——4－4、4－5(不需修正)
P85—— 4－11、 4－13
┗平面应力、平面应变下塑性区的宽度公式
解题：
（1）σ/ σs ＝400/500=0.8 ≥0.7——需修正
薄板，为平面应力状态,
15．例2: 某合金钢调质后的性能σ0.2＝1500MPa, K ⅠC =100MPa/m3/2，设此种材料厚板中存在垂直于外界应力的裂纹，所受应力σ＝1000MPa ， 问此时的临界裂纹长度是多少？ 解：因为σ/ σs ＝1000/1500=0.67 <0.7——不需修正
厚板，为平面应变状态,
临界裂纹长度为2ac= 6.36mm 第五章
1、应 力 幅:
2、应 力 比γ：指对试件循环加载时的最小荷载与最大荷载之比（或试件最小应力与最大
应力之比） 3、疲劳裂纹扩展速率 ： ：疲劳裂纹在亚临界扩展阶段内，每一个应力循环中裂纹沿垂mm m K a a K IC c IC 2.30032.0)1000100(14.31)(122＝＝＝σπ＝π＝σ 1.4mm 0.0014m )50033.3(π11R 33.3MN/m )500400(3.140.161103/23.14400/0.16π1πa σK 2202
3232I
s s K ???2m in m ax a σσσ－=max min
σσγ＝dN da
直于拉应力方向扩展的距离，
4、热疲劳：机件在由温度循环变化时产生的循环热应力及热应变作用下发生的疲劳。
5、疲劳裂纹扩展门槛值△Kth：疲劳裂纹不扩展的应力强度因子幅△K的临界值。
6、试述疲劳宏观断口的特征：
(1)疲劳源区（裂纹萌生地）
特点：大多在表面缺陷处(缺口、裂纹、蚀坑等) 也可能在内部组织缺陷处，可能有数个——应力集中处
(2)疲劳裂纹扩展区——亚临界扩展区
特点：①断口呈纤维状或瓷状；②断口光滑、发亮: 周期应力循环作用，两裂纹面反复挤压、摩擦引起；③多有贝纹线(或称为海滩花样) ——指疲劳裂纹扩展过程中留下的一条条以裂纹源为中心的同心弧线。
（3）瞬时断裂区
特征：①较粗糙；②韧性材料：纤维状、暗灰色，边缘处平面应力区为剪切唇。
脆性材料：粗粒结晶状。
7、影响疲劳裂纹扩展速率的主要因素(P107)，并和疲劳裂纹萌生的影响因素进行对比分析？
疲劳裂纹扩展速率的主要因素：（1）△K的影响：见疲劳裂纹扩展速率曲线。
（2）应力比（或平均应力）的影响：r上升，则da/dN上升，△Kth下降。
(3)残余压应力的影响：残余压应力上升，则r下降，da/dN下降，△Kth 上升，对疲劳寿命有利。
(4)过载峰及裂纹塑性区的影响：过载停滞现象：适当的过载会使裂纹扩展减慢或停止一段时间。原因：裂纹尖端过载塑性区的残余压应力使裂纹产生闭合效应，故使da/dN下降。（5）材料组织（和力学性能）的影响：增大晶粒直径，△Kth上升，da/dN下降。提高疲劳裂纹的亚临界扩展周期。——实际中晶粒直径的合理控制
高强度基体上存在适量的软相奥氏体，可以抑制裂纹在I区扩展，提高△Kth。
8、试述△Kth与σ-1的异同：
相同点：△Kth与σ-1都是表示无限寿命的疲劳性能，都受材料成分和组织、载荷条及环境
素等影响。
不同点：σ-1：光滑试样的无限寿命疲劳强度，用于传统的疲劳强度设计；
△Kth ：裂纹试样的无限寿命疲劳性能，适于裂纹体的设计。
9、见课本（P126）
第六章
1、应力腐蚀断裂：材料在拉应力和特定的环境介质共同作用下，经过一段时间，所产生的低应力脆性断裂现象。
2、白点：过饱和氢在金属中偏聚形成氢气，体积膨胀引起大的内应力，导致微裂纹，裂纹断面呈银白色椭圆状。
3、应力腐蚀临界应力场强度因子KIscc：试样在特定化学介质中不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子，也称为应力腐蚀门槛值。
4、何谓氢致延滞断裂？为什么高强度钢的氢致延滞断裂是在一定的应变速率下和一定的温度范围内出现的？
氢致延滞断裂：含一定量固溶态氢的金属，在低于材料屈服强度的应力持续作用下，经过一段孕育期后，在金属内部尤其是三向拉应力区形成裂纹、裂纹逐步扩展、最后突然脆性断裂的现象。
原因：(1) 对应变速度敏感：变形速度愈慢，脆性发展愈明显；静载荷能够反映氢的影响，而标准拉伸试验速度下不呈现脆性。对应变速度的敏感性是氢脆区别于其它脆性的明显标志之一。——提高应变速度可降低材料对氢脆敏感度
(2)对温度敏感：只在一定温度范围内出现。高强度钢：－100～150℃，尤室温敏感
——氢脆区别于其它脆性的标志之二。
形变速率与温度的综合作用：
形变速率↑，则出现氢脆的温度↑，这是由于↑温度才能使H 的扩散速率跟上位错的运动速度，从而起到“钉扎”作用。—— 氢脆对温度、应变速率敏感的原因
第七章
1、粘着磨损——咬合磨损：相接触的两种材料由于表面某些接触点局部正压力超过该处的屈服强度以致发生粘合并拽开而产生的一种表面损伤磨损。
2、磨粒磨损：当摩擦副表面存在坚硬的细微凸起，或在接触面之间存在着硬粒子时所产生的一种磨损。
3、接触疲劳：接触材料作滚动或滚动加滑动摩擦时，工件表面在交变接触压应力长期作用后所引起的一种局部区域发生小片(块)状剥落的表面疲劳损伤现象。
4、列表说明金属接触疲劳三种破坏形式的机理和特征：
破坏形式
机理 特征 麻点剥落
（点蚀）
裂纹起源于表面的接触疲劳损伤 滑动加滚动条件下：切向摩擦力较大，使最大综合切应力转移至表面 软点、硬点、夹杂物等——抗剪强度不足。深度：0.1－0.2mm 的小块剥落。形态：麻点是些针状或痘状的凹坑 浅层剥落 裂纹起源于次表层的接触疲劳损伤
深度：0.2－0.4mm 。 浅层剥落在次表层（最大切应力处）：0.786b 处；0.5b 处；实际多在0.5－0.7b 处 深层剥落
裂纹起源于表面硬化层下过渡区。
原因：过渡区强度不足。 表面压碎 第八章
1、等强温度(TE)——晶粒与晶界两者强度相等的温度。
2、蠕变：金属在长时间的恒温、恒载荷作用下（即使σ<σ0.2）缓慢地产生塑性变形的现象。
3、应力松弛： 具有恒定总变形的试件中，随着时间的延长自行减低应力的现象
4、
5、
——蠕变极限的表示方法一：在给定的温度下，使试样在蠕变第二阶段产生规定稳态蠕变速率的最大应力。 单位（MPa ）
——蠕变极限的表示方法二：在给定温度t 和规定时间τ(小时)内，使试样产生规定蠕变变形量δ的最大应力。单位（MPa ）
——持久强度极限： 在给定温度t 下，达到规定的持续时间τ而不发生断裂的最大应力，以MPa 表示。单位（MPa ）
6、试说明高温下金属蠕变变形的机理与常温下金属塑性变形的机理有何不同？ 常温下：位错的增殖与运动→产生塑性变形 →位错运动受阻→变形停止
高温下：外界提供热激活能，促进原子扩散→位错持续运动→产生了蠕变变形。
(1) 位错滑移蠕变： T ≈Tm ／2，又称高温蠕变。变形时，T ↑→原子扩散加剧→位错攀移引起动态回复（异号位错对相消，形成多边形结构）→形成亚晶→位错运动阻力下降→进一步蠕变变形。——动态回复起主要作用
(2) 扩散蠕变： 在更高温度（甚至接近于Tm 时）→原子扩散进一步加剧→较多数量的原子(空位)直接发生迁移性扩散→扩散蠕变。
塑性变形的方式：主要方式：滑移和孪生
滑移是金属在切应力作用下沿滑移面和滑移方向进行的切变过程。
孪生是发生在金属晶体内部局部区域的一个均匀切变过程。切变区的宽度较小，切变后已变形区的晶体取向与未变形区的晶体取向成镜面对称关系。
7、强度、塑性均↑，韧性↑: 细化晶粒
细化晶粒提高韧性的原因：
(1) 晶界是裂纹扩展的阻力。d ↓，阻力↑，脆性↓。
(2) d ↓，位错塞积群长度↓，应力集中↓，不易产生解理裂纹，脆性↓。
(K)(K)合金熔点使用温度约比温度=t ?εσt τδσ/
(3)d↓，晶粒中心与边缘变形的不均匀性↓，不易产生裂纹，脆性↓
常用材料性质参数 材料的性质与制造工艺、化学成份、内部缺陷、使用温度、受载历史、服役时间、试件尺寸等因素有关。本附录给出的材料性能参数只是典型范围值。用于实际工程分析或工程设计时,请咨询材料制造商或供应商。 除非特别说明,本附录给出的弹性模量、屈服强度均指拉伸时的值。 表 1 材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数 材料名称弹性模量E GPa 泊松比V 密度 kg/m3 热膨胀系数a 1G6/C 铝合金-79 黄铜 青铜 铸铁 混凝土（压 普通增强轻质17-31 2300 2400 1100-1800
7-14 铜及其合金玻璃 镁合金镍合金( 蒙乃尔铜镍 塑料 尼龙聚乙烯 2.1-3.4 0.7-1.4 0.4 0.4 880-1100 960-1400 70-140 140-290 岩石(压 花岗岩、大理石、石英石石灰石、沙石40-100 20-70 0.2-0.3 0.2-0.3 2600-2900 2000-2900 5-9 橡胶130-200 沙、土壤、砂砾钢
高强钢不锈钢结构钢190-210 0.27-0.30 7850 10-18 14 17 12 钛合金钨木材（弯曲 杉木橡木松木11-13 11-12 11-14 480-560 640-720 560-640 1 表 2 材料的力学性能 材料名称/牌号屈服强度s CT MPa 抗拉强度b CT
MPa 伸长率 5 % 备注 铝合金LY12 35-500 274 100-550 412 1-45 19 硬铝 黄铜青铜 铸铁( 拉伸HT150 HT250 120-290 69-480 150 250 0-1 铸铁( 压缩混凝土(压缩铜及其合金 玻璃
复习旧课 1、材料的发展历史 2、工程材料的分类 讲授新课 第一章 金属材料的力学性能 材料的性能有使用性能和工艺性能两类 使用性能 是保证工件的正常工作应具备的性能，主要包括力学性能、物理性能、 化学性能等。 工艺性能 是材料在被加工过程中适应各种冷热加工的性能，包括铸造性能、锻 压性能、焊接性能、热处理性能、切削加工性能等。 力学性能 是指金属在外力作用下所显示的性能能。 金属力学性能指标有：强度、刚度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。 第一节 刚度、强度与塑性 一、拉伸试验及力—伸长曲线 L 0——原始标距长度；L 1——拉断后试样标距长度 d 0——原始直径。 d 1——拉断后试样断口直径 国际上常用的是L 0 =5 d 0（短试样），L 0=10 d 0（长试样）
???? [拉伸曲线]：拉伸试验中记录的拉伸力F与伸长量ΔL（某一拉伸力时试样的长度与原始长度的差ΔL=Lu-L0）的F—ΔL曲线称为拉伸 曲线图。 Oe段：为纯弹性变形阶段，卸去载荷时，试样能恢复原状 Es段：屈服阶段 Sb段：强化阶段，试样产生均匀的塑性变形，并出现了强化 ? Bk段：局部塑性变形阶段 二、刚度 刚度:金属材料抵抗弹变的能力 指标：弹性模量 E E= σ / ε (Gpa ) 弹性范围内. 应力与应变的比值（或线形关系，正比） E↑刚度↑一定应力作用下弹性变形↓ 三、强度指标σ= F/S o 强度：强度是指材料抵抗塑性变形和断裂的能力。 强度表示：强度一般用拉伸曲线上所对应某点的应力来表示。单位采用 N/mm2(或MPa 兆帕）σ= F/A o σ——应力（MPa）；F——拉力（N）；S o——截面积（mm2）。 常用的强度判据主要有屈服点、条件屈服强度（也称为规定残余伸长应力）和抗拉强度等。 1、屈服点与条件屈服强度 [屈服强度]σs??产生屈服时的应力（屈服点），亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。 [ 规定残余伸长应力]：σ r0.2?产生0.2%残余伸长率时的应力。σ r0.2 = F r0.2/A o 2、抗拉强度 [抗拉强度]：σ b???? 断裂前最大载荷时的应力（强度极限） σγ0.2常常难以测出，所以，脆性材料没有屈服强度指标，只有抗拉强度指标用于零件的设计计算。
试题内容： 直径为d的拉伸比例试样，其标距长度l只能为10d。( ) 试题答案： 答：非 试题内容： 直径为d的拉伸比例试样，其标距长度l只能为5d。（）试题答案： 答：非 试题内容： 圆柱形拉伸试样直径为d，常用的比例试样其标距长度l是5d或10d。（）试题答案： 答：是 试题内容： 直径为d的拉伸非比例试样，其标距长度l和d无关。（）试题答案： 答：是 试题内容： Q235钢进入屈服阶段以后，只发生弹性变形。（）试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，只有塑性变形。（）试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸试验进入屈服阶段以后，只发生线弹性变形。（）试题答案： 答：非 试题内容：
试题内容： 低碳钢拉伸应力-应变曲线的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则其屈服极限s σ为1s σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 低碳钢拉伸应力-应变曲线的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则其屈服极限s σ为2s σ。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 拉伸试验测得材料的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则材料的屈服极限s σ为 2 2 s 1s σσ+。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 拉伸试验测得材料的上、下屈服极限分别为1s σ和2s σ，则材料的屈服极限S σ为2 2 s 1s σσ-。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 铸铁的强度指标是s σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 铸铁的强度指标是b σ。 （ ）
试题内容： 铸铁的极限应力是s σ和b σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 铸铁的强度指标是δ和s σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 材料的塑性指标有s σ和b σ。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 材料的塑性指标有s σ和ε。 （ ） 试题答案： 答：非 试题内容： 材料的塑性指标有δ和ψ。 （ ） 试题答案： 答：是 试题内容： 材料的塑性指标有s σ、ε和ψ。 （ ） 试题答案： 答：是
材料的常用力学性能有哪些 材料的力学性能是指材料在不同环境（温度、介质、湿度）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。1强度 强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。强度用应力表示，其符号是σ，单位为MPa，常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度，通过拉伸试验测定。 2塑性 塑性是指材料在断裂前产生永久变形而不被破坏的能力。材料塑性好坏的力学性能指标主要有伸长率和收缩率，值越大，材料的塑性就越好，通过拉伸试验可测定。 3硬度 硬度是指金属材料抵抗硬物压入其表面的能力。材料的硬度越高，其耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度（HBS）和洛氏硬度（HRC）。 1）布氏硬度 表示方法：布氏硬度用HBS（W）表示，S表示钢球压头，W表示硬质合金球压头。规定布氏硬度表示为：在符号HBS或HBW前写出硬度值，符号后面依
次用相应数字注明压头直径（mm）、试验力（N）和保持时间（s）。如120 HBS 10/1000/30。 适用范围：HBS适用于测量硬度值小于450的材料，主要用来测定灰铸铁、有色金属和经退火、正火及调质处理的钢材。 根据经验，布氏硬度与抗拉强度之间有一定的近似关系： 对于低碳钢，有σ=0.36HBS； 对于高碳钢：有σ=0.34HBS。 2）洛氏硬度 表示方法：常用HRA、HRB、HRC三种，其中HRC最为常用。洛氏硬度的表示方法为：在符号前面写出硬度值。如62HRC。 适用范围：HRC在20-70范围内有效，常用来测定淬火钢和工具钢、模具钢等材料，1HRC相当于10HBS。 4冲击韧性 冲击韧性是指材料抵抗冲击载荷而不被破坏的能力，材料的韧性越好，在受冲击时越不容易断裂。 5疲劳强度 疲劳强度是指材料经过无数次应力循环仍不断裂的最大应力。
第一章材料的力学性能 一、填空题 1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为软钢， 和硬钢。 2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为0.2%时的应力作为假定的屈服点，即条件屈服强度。 3、碳素钢可分为低碳钢、中碳钢和高碳钢。随着含碳量的增加，钢筋的强度提高、塑性降低。在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元素，变成为普通低合金钢。 4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是强度、塑性、 焊接性能、粘结力。 5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为两者之间的良好粘结力、两者相近的膨胀系数、混凝土包裹钢筋避免钢筋生锈 6、光面钢筋的粘结力由胶结力、摩擦力、挤压力三个部分组成。 7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越高、直径越粗、混凝土强度越低，则钢筋的锚固长度就越长。 8、混凝土的极限压应变包括弹性应变和塑性应变两部分。塑性应变部分越大，表明变形能力越大，延性越好。 9、混凝土的延性随强度等级的提高而降低。同一强度等级的混凝土，随着加荷速度的减小，延性有所增加，最大压应力值随加荷速度的减小而减小。 10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增加，钢筋的应力减小。 11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力减小，钢筋的应力增大。 12、混凝土轴心受拉构件，混凝土收缩，则混凝土的应力增大，钢筋的应力减小。 13、混凝土轴心抗压强度的标准试件尺寸为150*150*300或150*150*150 。 14、衡量钢筋塑性性能的指标有延伸率和冷弯性能。 15、当钢筋混凝土构件采用HRB335级钢筋时，要求混凝土强度等级不宜低于C20；当采用热处理钢筋作预应力钢筋时，要求混凝土强度不宜低C40 。 二、判断题 1、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（N） 2、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其换算系数是0.95。（Y） 3、混凝土双向受压时强度比其单向受压时强度降低。（N） 4、线性徐变是指徐变与荷载持续时间之间为线性关系。（Y） 5、对无明显屈服点的钢筋，设计时其强度标准值取值依据是条件屈服强度。 （Y） 6、强度与应力的概念完全一样。（N）
材料的力学性能 mechanical properties of materials 主要是指材料的宏观性能，如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性能等。它们是设计各种工程结构时选用材料的主要依据。各种工程材料的力学性能是按照有关标准规定的方法和程序，用相应的试验设备和仪器测出的。表征材料力学性能的各种参量同材料的化学组成、晶体点阵、晶粒大小、外力特性（静力、动力、冲击力等）、温度、加工方式等一系列内、外因素有关。材料的各种力学性能分述如下： 弹性性能材料在外力作用下发生变形，如果外力不超过某个限度，在外力卸除后恢复原状。材料的这种性能称为弹性。外力卸除后即可消失的变形，称为弹性变形。表示材料在静载荷、常温下弹性性能的一些主要参量可以通过拉伸试验进行测定。 拉伸试样常制成圆截面(图1之a)或矩形截面(图1之b)棒体,l为标距,d为圆形试样的直径,h和t分别为矩形截面试样的宽度和厚度,图中截面形状用阴影表示,面积记为A。长度和横向尺寸的比例关系也有如下规定：对于圆形截面试样,规定l=10d或l=5d；对于矩形截 面试样,按照面积换算规定或者。试样两端的粗大部分用以和材料试验 机的夹头相连接。试验结果通常绘制成拉伸图或应力－应变图。图2为低碳钢的拉伸图,横坐标表示试样的伸长量Δl(或应变ε=Δl/l)，纵坐标表示载荷P（或应力σ＝P/A）。图中的曲线从原点到点p为直线，pe段为曲线，载荷不大于点e所对应的值时,卸载后试样可恢复原状。反映材料弹性性质的参量有比例极限、弹性极限、弹性模量、剪切弹性模量和泊松比等。 比例极限应力和应变成正比例关系的最大应力称为比例极限，即图中点p所对应的应力,以σp表示。在应力低于σp的情况下，应力和应变保持正比例关系的规律叫胡克定律。载荷超过点p对应的值后,拉伸曲线开始偏离直线。 弹性极限试样卸载后能恢复原状的最大应力称为弹性极限，即图中点e所对应的应力,以σe表示。若在应力超出σe后卸载，试样中将出现残余变形。比例极限和弹性极限的测试值敏感地受测试精度的影响，并不易测准，所以在有关标准中规定，对于拉伸曲线的直线部分产生规定偏离量（用切线斜率的偏差表示）的应力作为"规定比例极限"。对于弹性
材料的常用力学性能有哪些 材料的常用力学性能指标有哪些 材料在一定温度条件和外力作用下,抵抗变形和断裂的能力称为材料的力学性能.锅炉、压力容器用材料的常规力学性能指标主要包括:强度、硬度、塑性和韧性等. (1)强度强度是指金属材料在外力作用下对变形或断裂的抗力.强度指标是设计中决定许用应力的重要依据,常用的强度指标有屈服强度σS或σ0.2和抗拉强度σb,高温下工作时,还要考虑蠕变极限σn和持久强度σD. (2)塑性塑性是指金属材料在断裂前发生塑性变形的能力.塑性指标包括:伸长率δ,即试样拉断后的相对伸长量;断面收缩率ψ,即试样拉断后,拉断处横截面积的相对缩小量;冷弯(角)α,即试件被弯曲到受拉面出现第一条裂纹时所测得的角度. (3)韧性韧性是指金属材料抵抗冲击负荷的能力.韧性常用冲击功Ak和冲击韧性值αk表示.Αk值或αk值除反映材料的抗冲击性能外,还对材料的一些缺陷很敏感,能灵敏地反映出材料品质、宏观缺陷和显微组织方面的微小变化.而且Ak对材料的脆性转化情况十分敏感,低温冲击试验能检验钢的冷脆性. 表示材料韧性的一个新的指标是断裂韧性δ,它是反映材料对裂纹扩展的抵抗能力. (4)硬度硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标.硬度试验的方法较多,原理也不相同,测得的硬度值和含义也不完全一样.最常用的是静负荷压入法硬度试验,即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV),其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力.而肖氏硬度(HS)则属于回跳法硬度试验,其值代表金属弹性变形功的大小.因此,硬度不是一个单纯的物理量,而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标. 力学性能主要包括哪些指标 材料的力学性能是指材料在不同环境(温度、介质、湿度)下,承受各种外加载荷(拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等)时所表现出的力学特征. 性能指标 包括:弹性指标、硬度指标、强度指标、塑性指标、韧性指标、疲劳性能、断裂韧度. 钢材的力学性能是指标准条件下钢材的屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能和冲击韧性等,也称机械性能. 金属材料的力学性能指标有哪些 一:弹性指标
第一章金属材料的力学性能 学习目的和要求： 学习目的在于了解工程材料力学性能的物理意义，熟悉金属主要的力学性能指标，以便在设计机械时，根据零件的技术要求选用材料，或在编制金属加工工艺时参考。 学完本章后，要求在掌握概念的基础上，熟悉有关术语、符号意义及应用场合，并了解测定方法。 学习重点： 1、掌握强度、塑性、韧性、硬度的概念、物理意义及应 用； 2、掌握布氏硬度和洛氏硬度的优缺点及应用场合。 学习难点： 1、疲劳强度和断裂韧性的概念及应用。 §1-1 材料的强度与塑性 材料的力学（机械）性能，是指材料受不同外力时所表现出来的特性，这种特性是机器安全运转的保证。所以机械性能是设计机械时强度计算和选用材料的基本依据，是评价材料质量和工艺强化水平的重要参数。常用的机械性能指标，都是在特定条件下用规定的测试方法获得的，因为与实用工作状况不尽相同，所以选用数据时应考虑安全系数。 一、弹性与刚度 1、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去掉 后能恢复其原来形状的性能。
2、弹性极限（σe ）：材料承受最大弹性变形时的应力。 3、刚度：材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。指标 为弹性模量 4、弹性模量（E ）：应力与应变的比值，物理意义是产 生单位弹性变形时所需应力的大小，表征材料产生弹性变形的难易程度。弹性模量是材料最稳定的性能之一，其大小主要取决于材料的本性，随温度升高而逐渐降低，材料的强化手段（如热处理、冷热加工、合金化等）对弹性模量影响很小。提高金属制品的刚度，可以通过更换金属材料、改变截面形状、增加横截面面积。 为什么弹簧还要进行热处理？弹簧进行热 处理的目的是什么？ 二、强度 韧性材料拉伸曲线 脆性材料拉伸曲线
第二章第一节金属材料的力学性能 一、选择题 1.表示金属材料屈服强度的符号是（）。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 2.表示金属材料弹性极限的符号是（）。 A.σ e B.σ s C.σ b D.σ -1 3.在测量薄片工件的硬度时，常用的硬度测试方法的表示符号是（）。 A.HB B.HR C.HV D.HS 4.金属材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力叫（）。 A.强度 B.硬度 C.塑性 D.弹性 二、填空 1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗（）或（）的能力。 2.金属塑性的指标主要有（）和（）两种。 3.低碳钢拉伸试验的过程可以分为弹性变形、（）和（）三个阶段。 4.常用测定硬度的方法有（）、（）和维氏硬度测试法。 5.疲劳强度是表示材料经（）作用而（）的最大应力值。 三、是非题 1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。（） 2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。（） 四、改正题 1. 疲劳强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。 2. 渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。 3. 受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标主要是疲劳强度。 4. 衡量材料的塑性的指标主要有伸长率和冲击韧性。
5. 冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。 五、简答题 1.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ S 、σ 0.2 、HRC、σ -1 。 2.说明下列机械性能指标符合所表示的意思：σ b 、δ 5 、HBS、a kv 。 2.2金属材料的物理性能、化学性能和工艺性能 一、判断题 1.金属材料的密度越大其质量也越大。（） 2.金属材料的热导率越大，导热性越好。（） 3.金属的电阻率越小，其导电性越好。（） 二、简答题： 1.什么是金属材料的工艺性能？它包括哪些？ 2.什么是金属材料的物理性能？它包括哪些？ 3.什么是金属材料的化学性能？它包括哪些？
第一章材料的力学性能一、选择题 1、f sd 表示（B） A、钢筋抗压强度设计值； B、钢筋抗拉强度设计值； C、钢筋抗拉强度标准值 2、C30 混凝土中的“30”表示（A） A、混凝土的立方体抗压强度标准值f cu,k= 30MP a ； B、混凝土的轴心抗压强度标准值f ck= 30MP a ； C、混凝土的轴心抗拉强度标准值f tk= 30MP a 3、混凝土的强度等级以（A）表示 A、混凝土的立方体抗压强度标准值f cu ,k ； B、混凝土的轴心抗压强度标准值f ck ； C、混凝土的轴心抗拉强度标准值f tk 4、测定混凝土的立方体抗压强度标准值f cu ,k ，采用的标准试件为（A） A、150mm?150mm?150mm ； B、450mm?150mm?150mm； C、450mm? 450mm? 450mm 5、测定混凝土的轴心抗压强度时,试件涂油和不涂油相比，( B )的测定值大。 A、涂油； B、不涂油； C、一样大 6、钢筋混凝土构件的混凝土的强度等级不应低于( A )。 A、C20； B、C25； C、C30 7、钢筋混凝土构件中的最大的粘结力出现在( A )。 A、离端头较近处； B、靠近钢筋尾部； C、钢筋的中间的部位 8、预应力混凝土构件所采用的混凝土的强度等级不应低于( C )。 A、C20； B、C30； C、C40 二、问答题 1、检验钢筋的质量主要有哪几项指标？ 答：对软钢有屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性 能。对硬钢有极限强度、伸长率、冷弯性能。
2、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？ 答：屈强比为钢筋的屈服强度与极限强度的比值。它反映结构可靠性的潜 力及材料的利用率。 3、如何确定混凝土的立方体抗压强度标准值？它与试块尺寸的关系如何？ 答：按标准方法制作、养护的边长为150mm的立方体在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。试件尺寸越小，抗压强度值越高。 4、为什么要有混凝土棱柱体抗压强度这个力学指标？它与混凝土立方体抗 压强度有什么关系？ 答：钢筋混凝土受压构件中棱柱体多于立方体，所以棱柱体抗压强度比立 方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。混凝土的棱柱体抗压 强度低于混凝土的立方体抗压强度。 5、什么是混凝土的极限压应变 ？ cu 答：混凝土的极限压应变是指混凝土棱柱体受压破坏时的最大压应变。 6、徐变和塑性变形有什么不同？ 答：（1）徐变主要为水泥凝胶体的黏性流动。塑性变形主要为混凝土内微裂缝的发展。（2）徐变可部分恢复。塑性变形不可恢复。（3）有应力 （无论大小）即有徐变。塑性变形只在应力较大时发生 7、在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土能够共同工作的基础是什么？ 答：（1）钢筋与混凝土之间的粘结力；（2）钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近（钢为 1.2*10-5；混凝土为 1.0*10-5~1.5*10-5）；（3）钢筋与构件边缘之间的混凝土保护层，保护钢筋不易发生锈蚀，不致因火灾使钢筋软化。 8、影响混凝土抗压强度的因素是什么？ 答：（1）组成混凝土的材料品种；（2）组成材料的配比：水灰比、空气含量、水泥含量、骨料最大尺寸；（3）混凝土的龄期；（4）试验方法：试件形状和尺寸、加载速度。 9、什么是混凝土的收缩？ 答：混凝土在空气中结硬时，随时间的延长体积减小的现象。
第一章材料的力学性能 一、选择题 1、fsd表示( B ) A、钢筋抗压强度设计值； B、钢筋抗拉强度设计值； C、钢筋抗拉强度标准值 2、C30混凝土中的“ 30”表示(A ) A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu,k 30MP a . ? B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck 30MP a . ? C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk 30MP a 3、混凝土的强度等级以(A )表示 A、混凝土的立方体抗压强度标准值fcu，k; B、混凝土的轴心抗压强度标准值fck; C、混凝土的轴心抗拉强度标准值ftk 4、测定混凝土的立方体抗压强度标准值fcu ,k，采用的标准试件为( A ) A、150mm 150mm 150mm ； B、450mm 150mm 150mm ； 450mm 450mm 450mm C、 5、测定混凝土的轴心抗压强度时,试件涂油和不涂油相比，( B ) 的测定值大。 A、涂油；B不涂油;C、一样大 6、钢筋混凝土构件的混凝土的强度等级不应低于( A ) 。 A、C20； B、C25； C、C30 7、钢筋混凝土构件中的最大的粘结力出现在( A ) 。 A、离端头较近处； B、靠近钢筋尾部； C、钢筋的中间的部位 8、预应力混凝土构件所采用的混凝土的强度等级不应低于( C) 。 A、C20； B、C30； C、C40 二、问答题 1、检验钢筋的质量主要有哪几项指标？答：对软钢有 屈服强度、极限强度、伸长率、冷弯性能。对硬钢有极限 强度、伸长率、冷弯性能。 2、什么是钢筋的屈强比？它反映了什么问题？答：屈强比为钢筋的屈服强度与极
限强度的比值。它反映结构可靠性的潜力及材料的利用率。 3、如何确定混凝土的立方体抗压强度标准值？它与试块尺寸的关系如何？ 答：按标准方法制作、养护的边长为150mm勺立方体在28天龄期用标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。试件尺寸越小，抗压强度值越高。 4、为什么要有混凝土棱柱体抗压强度这个力学指标？它与混凝土立方体抗压强度有什么关系？ 答：钢筋混凝土受压构件中棱柱体多于立方体，所以棱柱体抗压强度比立方体抗压强度能更好地反映受压构件中混凝土的实际强度。混凝土的棱柱体抗压强度低于混凝土的立方体抗压强度。 5、什么是混凝土的极限压应变cu ？答：混凝土的极限压应变是指混凝土棱柱体受 压破坏时的最大压应变。 6、徐变和塑性变形有什么不同？答：（1）徐变主要为水泥凝胶体的黏性流动。塑 性变形主要为混凝土内 微裂缝的发展。（2）徐变可部分恢复。塑性变形不可恢复。（3）有应力（无论大小）即有徐变。塑性变形只在应力较大时发生 7、在钢筋混凝土结构中，钢筋和混凝土能够共同工作的基础是什么？ 答：（1）钢筋与混凝土之间的粘结力；（2）钢筋与混凝土两种材料的温度线膨胀系数接近（钢为1.2*10-5 ；混凝土为1.0*10-5~1.5*10-5 ）；（3）钢筋与构件边缘之间的混凝土保护层，保护钢筋不易发生锈蚀，不致因火灾使钢筋软化。 8、影响混凝土抗压强度的因素是什么？ 答：（1）组成混凝土的材料品种；（2）组成材料的配比：水灰比、空气含量、水泥含量、骨料最大尺寸；（3）混凝土的龄期；（4）试验方法：试件形状和尺寸、加载速度。 9、什么是混凝土的收缩？ 答：混凝土在空气中结硬时，随时间的延长体积减小的现象。
第一章 1、包申格效应：产生了少量塑性变形（1～4％）的材料，再同向加载，则规定残余伸长应力σr（弹性极限σe与屈服强度σs）升高；反向加载则规定残余伸长应力σr（弹性极限σ e与屈服强度σs）降低的现象。 2、塑性定义：材料断裂前发生永久不可逆变形的能力称为～。 3、硬度：金属在表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。 4、强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。 5、韧性：材料的断裂前吸收能量和进行塑性变形的能力。 6、韧脆转变温度：材料屈服强度急剧高的温度，或断后延伸率、断面收缩率、冲击吸 收功急剧减少温度。 7、屈服强度σs ：试样出现应力不再增加而变形仍在进行的现象时的应力。量纲：N/cm(-2) 8、抗拉强度σb ：使试样保持最大均匀变形的极限应力，又称为强度极限. 量纲：N/cm(-2) 9、断后伸长率δ——延伸率δ= ΔL/L0 = (L1-L0)/L0 10、无屈服平台：规定残余伸长应力σr0.2 残余塑性变形量为0.2%的应力——材料抵抗微量塑性变形的抗力。 11、断面收缩率ψ：试样拉断后颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。 ψ=ΔA/A0＝（A0－A1）/A0×100% 12、金属的弹性模量主要取决于什么因素： （1）与原子间结合力有关——原子间距离或原子半径，a或r愈小，E 愈大；（2）与温度有关：T↑，a ↑，E↓；（3）与加载速度有关：但基本不影响；（4）与合金化、热处理、冷加工的影响有关——取决于对原子间键合力的影响。另外，单晶体E 值各向异性； 原因：不同晶向原子排列不同——沿原子密排晶向上的弹性模量较大。多晶体 E 伪各向同性。附：非晶态材料玻璃等——各向同性 13．试述韧性断裂与脆性断裂的区别： 韧性断裂特点脆性断裂特点 断裂前发生明显宏观塑性变形: ψ>5% 断裂前不发生明显的塑性变形: ψ<5% 断裂时σ工作> σs; σ工作<σs——低应力断裂 裂纹扩展过程较慢，消耗大量塑性变形能裂纹扩展过程较快——快速、突然性 ——低碳钢等塑性好的金属材料；高分子材料——淬火钢、灰铸铁；陶瓷、玻璃等脆性材料 14、剪切断裂与解理断裂都是穿晶断裂，为什么断裂性质完全不同？ 解理断裂定义: 在一定条件下，在正应力作用下由于原子间结合键力的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 剪切断裂：材料在切应力作用下沿滑移面分离而造成的滑移面分离断裂，一般为韧性断裂。穿晶断裂宏观上可能是韧性的，也可能是脆性的；沿晶断裂通常是脆性断裂。 15、何谓拉伸断口三要素？影响宏观拉伸断口性态的因素有哪些？ 宏观断口特征三要素：（1）纤维区：裂纹生核及缓慢生长区——韧性断裂区；（2）放射区：裂纹快速扩展区。——脆性断裂区；（3）剪切唇：瞬时断裂区——韧性断裂区。 影响宏观拉伸断口性态的因素：(1)强度↑，塑性↓，放射区尺寸↑；(2)试样尺寸↑，放射区↑↑，纤维区变化小；(3)韧性断裂时，宏观断口有三个区, 脆性断裂时纤维区很小，剪切唇几乎没有——放射区大。韧性好的断口――纤维状。脆性断口――结晶状、瓷状。 16、比较时效强化与弥散强化的异同 a. 沉淀强化（时效强化）与弥散强化的相同点：第二相以细小颗粒形式分布于基体中。 b.沉淀强化（时效强化）与弥散强化之间的不同点： 强化类型强化机理稳定性对相图 要求 高温下使 用情况 沉淀强化分别有偏聚强化、共格新 相强化、分散粒子强化 依时效温度与时间不同分为：欠 时效、时效、过时效等阶段，即 并非热稳定的 有不能
结构设计原理-第一章-材料的力 学性能-习题及答案 第一章材料的力学性能 一、填空题 1、钢筋混凝土及预应力混凝土中所用的钢筋可分为两类：有明显屈服点的 钢筋和无明显屈服点的钢筋，通常分别称它们为_______________ 和____________ 。 2、对无明显屈服点的钢筋，通常取相当于残余应变为_______ 时的应力作为假定的屈服点，即______________ o 3、碳素钢可分为______ 、_______ 和_______ 。随着含碳量的增加，钢筋 的强度_______ 、塑性。在低碳钢中加入少量锰、硅、钛、铬等合金元 素，变成为____________ 。 4、钢筋混凝土结构对钢筋性能的要求主要是_______ 、_________ 、 5、钢筋和混凝土是不同的材料，两者能够共同工作是因为 6光面钢筋的粘结力由__________ 、 _________ 、________ 三个部分组成。 7、钢筋在混凝土中应有足够的锚固长度，钢筋的强度越___________ 、直径越_____ 、混凝土强度越________ ，则钢筋的锚固长度就越长。 8、混凝土的极限压应变包括_______ 和__________ 两部分。____________ 部分越大，表明变形能力越________ ，_________ 越好。 9、混凝土的延性随强度等级的提高而_______ 。同一强度等级的混凝土， 随着加荷速度的减小，延性有所__________ ，最大压应力值随加荷速度的减小 而________ 。 10、钢筋混凝土轴心受压构件，混凝土收缩，则混凝土的应力________ ，钢筋的应力______ 。 11、混凝土轴心受拉构件，混凝土徐变，则混凝土的应力________ ，钢筋的
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
金属材料力学性能基本知识 及钢材的脆化 金属材料是现代工业、农业、国防以及科学技术各个领域应用最广泛的工程材料，这不仅是由于其来源丰富，生产工艺简单、成熟，而且还因为它具有优良的性能。 通常所指的金属材料性能包括以下两个方面： 1．使用性能即为了保证机械零件、设备、结构件等能正常工作，材料所应具备的性能，主要有力学性能(强度、硬度、刚度、塑性、韧性等)，物理性能(密度、熔点、导热性、热膨胀性等)，化学性能(耐蚀性、热稳定性等)。使用性能决定了材料的应用范围，使用安全可靠性和使用寿命。 2 工艺性能即材料在被制成机械零件、设备、结构件的过程中适应各种冷、热加工的性能，例如锻造，焊接，热处理，压力加工，切削加工等方面的性能。工艺性能对制造成本、生成效率、产品质量有重要影响。 1．1材料力学基本知识 金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式外力的作用，当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形以至断裂。材料在外力作用下所表现的一些性能称为材料的力学性能。锅炉压力容器材料的力学性能指标主要有强度、硬度、塑性、韧性等这些性能指标可以通过力学性能试验测定。 1．1．1 强度 金属的强度是指金属抵抗永久变形和断裂的能力。材料强度指标可以通过拉伸试验测出。把一定尺寸和形状的金属试样(图1～2)装夹在试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。根据试样在拉伸过程中承受的载荷和产生的变形量之间的关系，可绘出该金属的拉伸曲线(图1—3)。在拉伸曲线上可以得到该材料强度性能的一些数据。图1—3所示的曲线，其纵坐标是载荷P(也可换算为应力d)，横坐标是伸长量AL(也可换算为应变e)。所以曲线称为P—AL曲线或一一s曲线。图中曲线A是低碳钢的拉伸曲线，分析曲线A，可以将拉伸过程分为四个阶段：
第一章材料的力学性能 一、名词解释 1、力学性能：材料抵抗各种外加载荷的能力，称为材料的力学性能。 2、弹性极限：试样产生弹性变形所承受的最大外力，与试样原始横截面积的比值，称为弹 性极限，用符号σe表示。 3、弹性变形：材料受到外加载荷作用产生变形，当载荷去除，变形消失，试样恢复原状， 这种变形称为弹性变形。 4、刚度：材料在弹性变形范围内，应力与应变的比值，称为刚度，用符号E表示。 5、塑性：材料在外加载荷作用下，产生永久变形而不破坏的性能，称为塑性。 6、塑性变形：材料受到外力作用产生变形，当外力去除，一部分变形消失，一部分变形没 有消失，这部分没有消失的变形称为塑性变形。 7、强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力，称为强度。 8、抗拉强度：材料在断裂前所承受的最大外加拉力与试样原始横截面积的比值，称为抗拉 强度，用符号σb表示。 9、屈服：材料受到外加载荷作用产生变形，当外力不增加而试样继续发生变形的现象，称 为屈服。 10、屈服强度：表示材料在外力作用下开始产生塑性变形的最低应力，即材料抵抗微量塑 性变形的能力，用符号σs表示。 11、σ0.2：表示条件屈服强度，规定试样残留变形量为0.2％时所承受的应力值。用于测定 没有明显屈服现象的材料的屈服强度。 12、硬度：金属表面抵抗其它更硬物体压入的能力，即材料抵抗局部塑性变形的能力，称为 硬度。 13、冲击韧度：材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力，称为冲击韧度，用符号αk表示。 14、疲劳：在交变载荷作用下，材料所受的应力值虽然远远低于其屈服强度，但在较长时间 的作用下，材料会产生裂纹或突然的断裂，这种现象称为疲劳。 15、疲劳强度：材料经无数次应力循环而不发生断裂，这一应力值称为疲劳强度或疲劳极限， 用符号σ-1表示。 16、蠕变：材料在高温长时间应力作用下，即使所加应力值小于该温度下的屈服极限，也会 逐渐产生明显的塑性变形直至断裂，这种现象称为蠕变。 17、磨损：由两种材料因摩擦而引起的表面材料的损伤现象称为磨损。
常用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，往往妾受到各种形式外力的作托。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；轴类零件燮受到弯矩、扭力的作用等尊。这就要求金属材料必须具有一种弟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夕卜力作坤下表现出力学性能的指标。 111 强度 强度是扌旨金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。逼度扌旨标一般用单位面积所承受的载荷即力表示，符号为6 单位为 MP 弘 工程中常用的强度指标有屈服逼度和扰拉强度。屈服逼度是指金属材料在外力作用下* 产生屈服现象时的应力，或开始岀现塑性变形吋的最低应力值，用％表示?抗竝强度是指金厲材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用巧表示。 对于大多数机械零件.工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是事件逼度设计的依据！对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其逼度设计的依据。 1.1 2 塑性 塑性是扌旨金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。 工程中常用的塑性揭标有诩长率和断面收缩率。伸长率指试样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号豪示*断面收縮率指试样拉断后，断面縮小的面积与原来截面积之比，用甲表示。 伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之塑性越差，良好的塑性是金属材料进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断的必要条件。 113 硬度 硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力? 硬度的测试方法很多，生产中常埔的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏碳度试验方法两神° C- ）布氏硬度试验法 布氏硬度试验法是用一直径为 D 的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷 0 的作用下压入被测试金厲表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径乩以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测全属的布氏硬度值。 布氏硬度指标有 HBS 和 HBW, 前者所用压头为淬火钢球，适坤于布氏硬度值低于仍 0 的金属材料，如艮火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有包金厲等；后者压头为硬质合金，适用于布氏硬度值为 450^650 的金属材料，如悴火钢等。 布氏硬度测试法，因压痕较尢故不宜测试成品件或薄片金属的硬度。
金属材料力学性能代号含义 名称代号单位含义 抗拉强度σb MPa 或 N/mm^2材料试样受拉力时,在拉断前所承受的最大应力.抗压强度σbc MPa 或 N/mm^2材料试样受压力时,在压坏前所承受的最大应力.抗弯强度σbb MPa 或 N/mm^2材料试样受弯曲力时,在破坏前所承受的最大应力.抗剪强度τMPa 或 N/mm^2材料试样受剪力时,在剪断前所承受的最大剪应力. 抗扭强度τb MPa 或 N/mm^2材料试样受扭转力时,在扭断前所承受的最大剪应力 屈服点σs MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中,负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 屈服时的最小应力称为屈服点和屈服极限. 屈服强度σ0.2MPa 或 N/mm^2材料试样在拉伸过程中, 负荷不增加或开始有所降低而变形继续发生的现象称为屈服. 对某些屈服现象不明显的金属材料, 测定屈服点比较困难,为便于测量,通常按其产生永久变形量等于试样原长0.2%时的应力称为屈服度或条件屈服强度. 弹性极限σcσc 材料能保持弹性变形的最大应力. 真实弹性极限难以测定, 实际规定按永久变形为原长的0.005%时的应力值表示. 比例极限σp MPa 或 N/mm^2在弹性变形阶段, 材料所承受的和应变能保持正比的最大应力,称比例极限. σp与σc两数值很接近,一般常互相通用. 弹性模量E MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. E=σ/ε ε——试样纵向线应变. 切变模量G MPa 或 N/mm^2在比例极限的范围内, 应力与应变成正比时的比例常数,衡量材料刚度的指标. G=τ/γ γ——试样切应变. 泊松比μ在弹性范围内, 试样横向线应变与纵向线应变的比值. μ=|ε/ε'| ε'= -με, ε'——试样横向线应变.
金属材料的力学性能测 试题 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
一、填空题（60分） 1.金属材料的性能的性能包括和。 2.力学性能包括、、、、。 3.圆柱形拉伸试样分为和两种。 4.低碳钢拉伸试样从开始到断裂要经过、 、、四个阶段。 5.金属材料的强度指标主要有和。 6.金属材料的塑性指标主要有和。 7.硬度测定方法有、、。 8.夏比摆锤冲击试样有和两种。 9.载荷的形式一般有载荷、载荷和载荷三种。 10.钢铁材料的循环基数为，非铁金属循环基数为。 11.提高金属疲劳强度的方法有和 。 表示用“C”标尺测定的硬度值为。 1000/30表示用压头直径为的硬质合金球，在 kgf试验力作用下，保持 s时测得的布氏硬度值为。 14.金属材料的工艺性能包括、、 、、。 二、判断题（25分） 1.金属的工艺性能是指金属在各种加工中所表现出的性能。（）
2.金属的力学性能是指在力作用下所显示的与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。（） 3.拉伸试验时，试样的伸长量与拉伸力总成正比。（） 4.屈服现象是指拉伸过程中拉伸力达到Fs时，拉伸力不增加，变形量却继续增加的现象。（） 5.拉伸试样上标距的伸长量与原始标距长度的百分比，称为断后伸长率，用符号A表示。（） 6.现有标准圆形截面长试样A和短试样B，经拉伸试验测得δ10、δ5均为25%，表明试样A的塑性比试样B好。( ) 7.常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。（） 8.做布氏硬度试验，当试验条件相同时，压痕直径越小，则材料的硬度越低。（） 9.洛氏硬度值是根据压头压入被测材料的的深度来确定的。（） 10.洛氏硬度HRC测量方便，能直接从刻度盘上读数，生产中常用于测量退火钢、铸铁和有色金属件。（） 11.一般来说，硬度高的金属材料耐磨性也好。（） 12.韧性是指金属在断裂前吸收变形能量的能力。（） 13.金属的使用性能包括力学性能、物理性能和铸造性能。( ) 14.拉伸试验中拉伸力和伸长量的关系曲线称为力一伸长曲线，又称为拉伸曲线。（） 15.材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，称为硬度。（）
课题： 3.1.1金属材料的力学性能 课型：复习课授课时间：2015.9.6 课时分配：共 2 课时 教学目标：1、掌握金属材料力学性能的分类及用途 2、理解金属材料各种力学性能指标的表达方式及测定方法 3、了解金属材料力学性能的实际应用 教学重点：1、强度指标的定义与分类 2、硬度指标的定义与分类 教学难点：金属的各力学指标的概念、测量方法 教学过程： 【案例导入】 在进行机械制造时，首先进入技术准备阶段。在技术技术准 备中，要完成相关的工作。这些工作中，有一项是非常重要的， 那就是选择材料。那么怎么选择材料呢？首先得研究常见的材料 的性质，只有掌握了材料的特征性质才能顺利进行选材。那么材 料的性质有哪些呢？ 【教学内容】 3.1.1金属材料的力学性能 力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。 力学性能指标，是选择、使用金属材料的重要依据。 金属材料的力学性能主要有：强度、塑性、硬度、冲击韧度 和疲劳强度等。 1、强度 强度是在外力作用 备注
下，材料抵抗塑性变形和断 裂的能力。 按作用力性质不同， 强度可分为屈服点（屈服强 度）、抗拉强度、抗压 强度、抗弯强度、抗剪 强度等。 在工程上常用来表 示金属材料强度的指标 有屈服强度和抗拉强 度。 （1）屈服点 当载荷增达到Fs 时，拉伸曲线出现了平 台，即试样所承受 的载荷几乎不变，但产生了不断增加的塑性变形，这种现象称 为屈服。 屈服点是指在外力作用下开始产生明显塑性变形的最小 应力。用ós 表示。 ós= （MPa ） 式中：Fs —试样产生明显塑性变形时所受的最小载荷，即 拉伸曲线中S 点所对应的外力（N ） Ao —试样的原始截面积（mm2） （2）抗拉强度 抗拉强度是金属材料断裂前所承受的最大应力，故又称强 度极限。常用ób 来表示。 ób= （MPa ） Ao Fs Ao Fb