机械专业基础知识--金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识

1、强度：固体材料在外力的抵抗产生塑性变形和断裂的特性。

常用的强度指标有屈服点和抗拉强度等。

2、屈服点：金属材料承受载荷作用。

当载荷不再增加或缓慢增加时，金属材料仍继续发生明显的塑性变形。

这种现象称为屈服。

发生屈服现象时的应力，即开始出现塑性变形时的应力，称为屈服点用σ（）表示3、抗拉强度（σ）：金属材料在拉伸条件下，从开始加载到发生断裂所能承受的最大应力值4、工程上所用的金属材料，不仅希望具有高的σ值，而且还希望具有一定的屈强比（σ/σ）.屈强比越小，材料的塑性储备就越大，越不容易发生危险的脆性破坏，但是屈强比太小，材料的强度水平就不能充分发挥，反之，屈强比越大，材料的强度水平就越能得到充分发挥，但塑性储备越小，实际上，一般还是希望屈强比大一些。

5、塑性：金属材料在断裂发生不可逆永久变形的能力。

塑性指标：金属在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。

常用的塑性指标有延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）6、硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。

7、冲击韧性：衡量材料韧性的一个指标，是材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力，常以标准试样的冲击吸收功A表示韧性高的材料，一般都有较高的苏醒指标，但塑性较高的材料，却不一定都有高的韧性。

8、材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能、和加工工艺性能等9、弹性模量（E= ）、泊松比（μ=0.3）10、耐腐蚀性：金属和合金对周围介质，如大气、水汽、各种电解液侵蚀的抵抗能力11、金属和合金的加工工艺性能：在保证加工质量的前提下加工过程的难易程度12、工程上一般将金属材料分为黑色金属和有色金属两大类。

13、铬：是合金钢主加元素之一，他不仅能提高金属耐腐蚀性能，也能提高抗氧化性能。

铬能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度、耐磨性，但它使钢的塑性和韧性降低。

14、钼：能提高钢的高温强度、硬度、细化晶粒，防止回火脆性，能抗氢腐蚀。

什么是屈服强度和抗拉强度要说这两个概念，先从材料是如何被破坏的说起。

任何材料在受到不断增大或者持续恒定或者持续交变的外力作用下，最终会超过某个极限而被破坏。

对材料造成破坏的外力种类很多，比如拉力、压力、剪切力、扭力等。

屈服强度和抗拉强度这两个强度，仅仅是针对拉力而言。

这两个强度是通过拉伸试验得出的，是通过拉力试验机（一般是万能试验机，可以进行各种拉和压以及弯曲的试验），用规定的恒定的加荷速率(就是单位时间内拉力的增加量)，对材料进行持续拉伸，直到断裂或达到规定的破坏程度（比如有些对接焊缝强度试验可以不拉断），这个造成材料最终破坏的力，就是该材料的抗拉极限载荷。

抗拉极限载荷是一个力的表述，单位为牛顿（N），因为牛顿是一个很小的单位，所以，大部分情况下用千牛（KN）的比较多。

因为各种材料大小不一，所以抗拉极限载荷很难评判材料的强度。

所以，用抗拉极限载荷除以实验材料的截面积，就得到单位面积的抗拉极限载荷。

单位面积上受的力，这是一个强度的表述，单位是帕斯卡（Pa），同样，帕斯卡是一个极小的单位，一般都用兆帕（MPa）来表述。

所以，抗拉极限载荷与实验材料的截面积之比，就是抗拉强度。

抗拉强度是材料单位面积上所能承受外力作用的极限。

超过这个极限，材料将被解离性破坏。

那什么是屈服强度呢？屈服强度仅针对具有弹性材料而言，无弹性的材料没有屈服强度。

比如各类金属材料、塑料、橡胶等等，都有弹性，都有屈服强度。

而玻璃、陶瓷、砖石等等，一般没有弹性，这类材料就算有弹性，也微乎其微，所以，没有屈服强度一说。

弹性材料在受到恒定持续增大的外力作用下，直到断裂。

究竟发生了怎样的变化呢？首先，材料在外力作用下，发生弹性形变，遵循胡克定律。

什么叫弹性形变呢？就是外力消除，材料会恢复原来的尺寸和形状。

当外力继续增大，到一定的数值之后，材料会进入塑性形变期。

材料一旦进入塑性形变，当外力，材料的原尺寸和形状不可恢复！而这个造成两种形变的的临界点的强度，就是材料的屈服强度！对应施加的拉力而言，这个临界点的拉力值，叫屈服点。

金属材料的力学性能指标金属材料是工程中常用的材料之一，其力学性能指标对于材料的选择和设计具有重要意义。

力学性能指标是评价金属材料力学性能的重要依据，主要包括强度、韧性、塑性、硬度等指标。

下面将对金属材料的力学性能指标进行详细介绍。

首先，强度是评价金属材料抵抗外部力量破坏能力的指标。

强度可以分为屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。

其中，屈服强度是材料在受到外部力作用下开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗破坏的能力，抗压强度是材料在受到压缩力作用下抵抗破坏的能力。

强度指标直接影响着材料的承载能力和使用寿命。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。

韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。

冲击韧性是材料在受到冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，断裂韧性是材料在受到静态载荷作用下抵抗破坏的能力。

韧性指标反映了材料在受到外部冲击或载荷作用下的抗破坏能力，对于金属材料的使用安全性具有重要意义。

再次，塑性是材料在受力作用下产生塑性变形的能力。

塑性指标包括伸长率、收缩率等。

伸长率是材料在拉伸破坏前的延展性能指标，收缩率是材料在受力破坏后的收缩性能指标。

塑性指标直接影响着金属材料的加工性能和成形性能，对于金属材料的加工工艺和成形工艺具有重要影响。

最后，硬度是材料抵抗划伤、压痕等表面破坏的能力。

硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。

硬度指标反映了材料表面的硬度和耐磨性能，对于金属材料的耐磨性和使用寿命具有重要意义。

综上所述，金属材料的力学性能指标是评价材料性能的重要依据，强度、韧性、塑性、硬度等指标直接影响着材料的使用性能和工程应用。

在工程设计和材料选择中，需要根据具体的工程要求和使用环境，综合考虑各项力学性能指标，选择合适的金属材料，以确保工程的安全可靠性和经济性。

常用金属材料的一般知识常用金属材料的力学性能所谓力学性能是指金属在外力作用时表现出来的性能，包括强度、塑性、硬度、韧性及疲劳强度等。

表示金属材料各项力学性能的具体数据是通过在专门试验机上试验和测定而获得的。

1、强度：是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和破裂的能力。

抵抗能力越大，金属材料的强度越高。

强度的大小通常用应力来表示，根据载荷性质的不同，强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强度。

在机械制造中常用抗拉强度作为金属材料性能的主要指标。

（1）屈服强度钢材在拉伸过程中当载荷不再增加甚至有所下降时，仍继续发生明显的塑性变形现象，称为屈服现象。

材料产生屈服现象时的应力，称为屈服强度。

有些金属材料（如高碳钢、铸钢等）没有明显的屈服现象，测定很困难。

在此情况下，规定以试样长度方向产生0.2%塑性变形时的应力作为材料的“条件屈服强度”，或称屈服极限。

用σ0.2表示。

屈服强度标志着金属材料对微量变形的抗力。

材料的屈服强度越高，表示材料抵抗微量塑性变形的能力越大，允许的工作应力也越高。

（2）抗拉强度钢材在拉伸时，材料在拉断前所承受的最大应力，称为抗拉强度。

用符号σb 表示。

其计算方法如下：σb=F b/S0式中F b——试样破坏前所承受的最大拉力，N；S0——试样原始横截面积，mm²。

抗拉强度是材料在破坏前所能承受的最大应力。

σb的值越大，表示材料抵抗拉断的能力越大。

它也是衡量金属材料强度的重要指标之一。

其实用意义是：金属结构件所承受的工作应力不能超过材料的抗拉强度，否则会产生断裂，甚至造成严重事故。

2、塑性:断裂前金属材料产生永久变形的能力，称塑性。

一般用拉伸试棒的延伸率和断面收缩率来衡量。

(1)延伸率试样拉断后的标距长度伸长量与试样原始标距长度的比值的百分率，称为延伸率，用符号δ来表示。

其计算方法如下：δ=(L1-L0)/ L0×100％式中L1——试样拉断后的标距长度，mm；L0——试样原始标距长度，mm。

机械基础复习资料含习题答案（李世维版）-图文第二部分机械基础第四章金属材料和热处理本章重点1．掌握：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度的含义。

2．了解：工艺性能的含义。

3．了解：热处理的概念及目的。

4．熟悉：退火、正火、淬火、回火，表面热处理的方法。

5．掌握：碳素钢的概念、分类、牌号的表示方法及性能。

6．掌握：合金钢的牌号及表示方法。

7．熟悉：铸铁分类牌号及用途。

本章内容提要一．金属材料的性能1．物理、化学性能物理性能是指金属材料的密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等具有物理特征的一些性能。

化学性能是指金属在化学作用下所表现的性能。

如：耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性。

2．金属材料的机械性能金属材料在外力作用下所表现出来的性能就是力学性能。

主要有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

（1）强度强度是材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。

可分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度和抗扭强度。

常用的强度是抗拉强度。

工程上常用的强度指标是屈服点和抗拉强度。

（2）塑性塑性是金属材料在静载荷作用下产生永久变形的能力。

常用塑性指标是伸长率和断面收缩率。

LLδ1o100%伸长率：是指试样拉断后的伸长与原始标距的百分比。

Lo式中，L0表示试样原长度（mm），L1表示试样拉断时的长度（mm）。

断面收缩率：是指试样拉断后，缩颈处横截面积（A1）的最大缩减量与原始横截面积（A0）的百分比。

AA1ψ0100%A0（3）硬度硬度是金属材料表面抵抗比它更硬的物体压入时所引起的塑性变形能力；是金属表面局部体积内抵抗塑性变形和破裂的能力。

目前最常用的硬度是布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）和维氏硬度（HV）。

（4）韧性韧性是脆性的反意，指金属材料抵抗冲击载荷的能力。

工程技术上常用一次冲击弯曲试验来测定金属抵抗冲击载荷的能力。

（5）疲劳强度疲劳强度是指材料在无限多次交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。

一般规定，钢铁87材料的应力循环次数取10，有色金属取10。

金属材料的机械性能标准金属材料作为工程材料的重要组成部分，其机械性能标准对于材料的选择、设计和使用具有重要的指导意义。

机械性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，包括强度、硬度、韧性、塑性等指标。

本文将就金属材料的机械性能标准进行详细介绍，以便工程技术人员更好地理解和应用这些标准。

首先，强度是金属材料最基本的机械性能之一。

强度包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度等指标。

屈服强度是材料在拉伸过程中开始产生塑性变形的应力值，抗拉强度是材料在拉伸过程中最大的抗拉应力值，抗压强度是材料在受压状态下的最大抗压应力值。

这些强度指标在材料的选用和设计中具有重要的作用，不同的工程应用需要不同强度的金属材料来满足其需求。

其次，硬度是金属材料的另一个重要机械性能指标。

硬度是材料抵抗外界划痕或压痕的能力，通常用来表征材料的耐磨性和耐划性。

常见的硬度测试方法包括洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等，它们可以通过不同的硬度试验机进行测试。

硬度测试结果可以直观地反映材料的硬度水平，对于材料的选择和质量控制具有重要的参考价值。

此外，韧性和塑性也是金属材料的重要机械性能指标。

韧性是材料抵抗断裂的能力，通常用冲击试验来表征，而塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率和收缩率来表征。

韧性和塑性是材料在使用过程中承受外力作用时的重要性能，特别是在高强度、高应力的工程应用中更为重要。

最后，金属材料的机械性能标准还包括一些其他指标，如疲劳性能、蠕变性能、冷热变形性能等。

这些指标在特定的工程应用中可能会成为决定性的因素，因此在材料的选用和设计中也需要进行充分的考虑。

总之，金属材料的机械性能标准对于工程技术人员来说具有重要的指导意义。

在实际工程中，我们需要根据具体的工程需求来选择适合的金属材料，并且需要对其机械性能进行全面的评估和测试。

只有这样，才能确保材料在工程应用中具有良好的性能和可靠的安全性。

通过本文的介绍，相信读者对金属材料的机械性能标准有了更深入的了解，希望能够对工程技术人员在实际工程中的材料选择和设计提供一定的帮助。

1、机械零件常用材料：普通碳素结构钢Q屈服强度优质碳素结构钢20平均碳的质量分数为万分之20、合金结构钢20Mn2锰的平均质量分数约为2%、铸钢ZG230-450屈服点不小于230,抗拉强度不小于450、铸铁HT200灰铸铁抗拉强度2、常用的热处理方法：退火随炉缓冷、正火在空气中冷却、淬火在水或油中迅速冷却、回火吧淬火后的零件再次加热到低于临界温度的一定温度,保温一段时间后在空气中冷却、调质淬火+高温回火的过程、化学热处理渗碳、渗氮、碳氮共渗3、机械零件的结构工艺性：便于零件毛坯的制造、便于零件的机械加工、便于零件的装卸和可靠定位4、机械零件常见的失效形式：因强度不足而断裂；过大的弹性变形或塑性变形；摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；连接松动；容器、管道等的泄露；运动精度达不到设计要求5、应力的分类：分为静应力和变应力;最基本的变应力为稳定循环变应力,稳定循环变应力有非对称循环变应力、脉动循环变应力和对称循环变应力三种6、疲劳破坏及其特点：变应力作用下的破坏称为疲劳破坏;特点：在某类变应力多次作用后突然断裂；断裂时变应力的最大应力远小于材料的屈服极限；即使是塑性材料,断裂时也无明显的塑性变形;确定疲劳极限时,应考虑应力的大小、循环次数和循环特征7、接触疲劳破坏的特点：零件在接触应力的反复作用下,首先在表面或表层产生初始疲劳裂纹,然后再滚动接触过程中,由于润滑油被基金裂纹内而造成高压,使裂纹扩展,最后使表层金属呈小片状剥落下来,在零件表面形成一个个小坑,即疲劳点蚀;疲劳点蚀危害：减小了接触面积,损坏了零件的光滑表面,使其承载能力降低,并引起振动和噪声;疲劳点蚀使齿轮;滚动轴承等零件的主要失效形式8、引入虚约束的原因：为了改善构件的受力情况多个行星轮、增强机构的刚度轴与轴承、保证机械运转性能9、螺纹的种类：普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹10、自锁条件：λ≤ψ即螺旋升角小于等于当量摩擦角11、螺旋机构传动与连接：普通螺纹由于牙斜角β大,自锁性好,故常用于连接；矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹因β小,传动效率高,故常用于传动12、螺旋副的效率：η=有效功/输入功=tanλ/tanλ+ψv一般螺旋升角不宜大于40°;在d2和P一定的情况下,锁着螺纹线数n的增加,λ将增大,传动效率也相应增大;因此,要提高传动效率,可采用多线螺旋传动13、螺旋机构的类型及应用：①变回转运动为直线运动,传力螺旋千斤顶、压力机、台虎钳、传导螺旋车窗进给螺旋机构、调整螺旋测微计、分度机构、调整机构、道具进给量的微调机构②变直线运动为回转运动14、螺旋机构的特点：具有大的减速比；具有大的里的增益；反行程可以自锁；传动平稳,噪声小,工作可靠；各种不同螺旋机构的机械效率差别很大具有自锁能力的的螺旋副效率低于50%15、连杆机构广泛应用的原因：能实现多种运动形式的转换；连杆机构中各运动副均为低副,压强小、磨损轻、便于润滑、寿命长；其接触表面是圆柱面或平面,制造比较简易,易于获得较高的制造精度16、曲柄存在条件：①最短杆长度+最长杆长度≤其他两杆之和②最短杆为连架杆或机架;17、凸轮运动规律及冲击特性：①等速：刚性冲击、低速轻载②等加速等减速：柔性冲击、中速轻载③余弦加速度：柔性冲击、中速中载④正弦加速度：无冲击、高速轻载18、凸轮机构压力角与基圆半径关系：r0=v2/ωtanα-s,其中r0为基圆半径,s为推杆位移量19、滚子半径选择：ρa=ρ-r,当ρ=r时,在凸轮实际轮廓上出现尖点,即变尖现象,尖点很容易被磨损；当ρ＜r时,实际廓线发生相交,交叉线的上面部分在实际加工中被切掉,使得推杆在这一部分的运动规律无法实现,即运动失真；所以应保证ρ＞r,通常取r≤ρ,一般可增大基圆半径以使ρ增大20、齿轮传动的优缺点：①优点：适用的圆周速度和功率范围广；传动比精确；机械效率高；工作可靠；寿命长；可实现平行轴、相交轴交错轴之间的传动；结构紧凑；②缺点：要求有较高的制造和安装精度,成本较高；不适宜于远距离的两轴之间的传动21、渐开线的特性：①发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上被滚过的弧长；②渐开线上任一点的法线必与基圆相切,且N点位渐开线在K点的曲率中心,线段NK为其曲率半径；③cosαk=ON/OK=r b/r k渐开线上各点的压力角不等,向径rk越大,其压力角越大,基圆上压力角为零；④渐开线的形状取决于基圆大小,随着基圆半径增大,渐开线上对应点的曲率半径也增大,当基圆无限大时,渐开线成为直线,故渐开线齿条的齿廓为直线；⑤基圆以内无渐开线22、齿轮啮合条件：必须保证处于啮合线上的各对齿轮都能正确的进入啮合状态, m1=m2=m；α1=α2=α即模数和压力角都相等；斜齿轮还要求两轮螺旋角必须大小相等,旋向相反；锥齿轮还要求两轮的锥距相等；涡轮蜗杆要求蜗杆的导程角与涡轮的螺旋角大小相等,旋向相同23、轮齿的连续传动条件：重合度ε=B1B2/ρb＞1实际啮合线段B1B2的长度大于轮齿的法向齿距124、齿廓啮合基本定律：作平面啮合的一对齿廓,它们的瞬时接触点的公法线,必于两齿轮的连心线交于相应的节点C,该节点将齿轮的连心线所分的两个线段的与齿轮的角速成反比;25、根切：①产生原因：用齿条型刀具或齿轮型刀具加工齿轮时;若被加工齿轮的齿数过少,道具的齿顶线就会超过轮坯的啮合极限点,这时会出现刀刃把齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分的现象,即根切；②后果：使得齿轮根部被削弱,齿轮的抗弯能力降低,重合度减小；③解决方法：正变位齿轮26、正变位齿轮优点：可以加工出齿数小于Zmin而不发生根切的齿轮,使齿轮传动结构尺寸减小；选择适当变位量来满足实际中心距得的要求；提高小齿轮的抗弯能力,从而提高一对齿轮传动的总体强度27、齿轮的失效形式：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损；开式齿轮主要失效形式为齿轮磨损和轮齿折断；闭式齿轮主要是齿面点蚀和轮齿折断；蜗杆传动的失效形式为轮齿的胶合、点蚀和磨损28、齿轮设计准则：对于一般使用的齿轮传动,通常只按保证齿面接触疲劳强度及保证齿根弯曲疲劳强度进行计算29、参数选择：①齿数：保持分度圆直径不变,增加齿数能增大重合度,改善传动的平稳性,节省制造费用,故在满足齿根弯曲疲劳强度的条件下,齿数多一些好；闭式z=20~40开式z=17~20；②齿宽系数：大齿轮齿宽b2=b；小齿轮b1=b2+2~10mm；③齿数比：直齿u ≤5；斜齿u≤6~7；开式齿轮或手动齿轮u可取到8~1230、直齿轮传动平稳性差,冲击和噪声大；斜齿轮传动平稳,冲击和噪声小,适合于高速传动31、轮系的功用：获得大的传动比减速器；实现变速、变向传动汽车变速箱；实现运动的合成与分解差速器、汽车后桥；实现结构紧凑的大功率传动发动机主减速器、行星减速器32、带传动优缺点：①优点：具有良好的弹性,能缓冲吸振,尤其是V带没有接头,传动较平稳,噪声小；过载时带在带轮上打滑,可以防止其他器件损坏；结构简单,制造和维护方便,成本低；适用于中心距较大的传动；②缺点：工作中有弹性滑动,使传动效率降低,不能准确的保持主动轴和从动轴的转速比关系；传动的外廓尺寸较大；由于需要张紧,使轴上受力较大；带传动可能因摩擦起电,产生火花,故不能用于易燃易爆的场合33、影响带传动承载能力的因素：初拉力Fo包角a 摩擦系数f 带的单位长度质量q 速度v34、带传动的主要失效形式：打滑和疲劳破坏；设计准则：在不打滑的前提下,具有一定的疲劳强度和寿命;35、弹性滑动与打滑：打滑：由于超载所引起的带在带轮上的全面滑动,可以避免；弹性滑动：由于带的弹性变形而引起的带在带轮上的滑动,不可避免36、螺纹连接的基本类型：螺栓连接普通螺栓连接、铰制孔用螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、紧螺钉连接37、螺纹连接的防松：摩擦防松弹簧垫圈、双螺母、椭圆口自锁螺母、横向切口螺母、机械防松开口销与槽形螺母、止动垫圈、圆螺母止动垫圈、串连钢丝、永久防松冲点法、端焊法、黏结法38、提高螺栓连接强度的方法：避免产生附加弯曲应力；减少应力集中39、键连接类型：平键连接侧面、半圆键连接侧面、楔键连接上下面、花键连接侧面40、平键的剖面尺寸确定：键的截面尺寸b×h键宽×键高以及键长L41、联轴器与离合器区别：连这都是用来连接两轴或轴与轴上的回转零件,使它们一起旋转并传递扭矩的器件,用联轴器连接的两根轴,只有在停止运转后用拆卸的方法才能将他们分离；离合器则可在工作过程中根据工作需要不必停转随时将两轴接合或分离42、联轴器分类：刚性联轴器无补偿能力和挠性联轴器有补偿能力43、联轴器类型的选择：对于低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；对于低速、刚性小的长轴可选用无弹性元件的挠性联轴器；对传递转矩较大的重型机械可选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械可选用有弹性元件的挠性联轴器；对于轴线位置有较大变动的两轴,则应选用十字轴万向联轴器44、轴承摩擦状态：干摩擦状态、边界摩擦状态、液体摩擦状态、混合摩擦状态；边界和混合摩擦统称为非液体摩擦45、验算轴承压强p：控制其单位面积的压力,防止轴瓦的过度磨损；演算pv：控制单位时间内单位面积的摩擦功耗fpv,防止轴承工作时产生过多的热量而导致摩擦面的胶合破坏；演算v：当压力比较小时,p和pv的演算均合格的轴承,由于滑动速度过高,也会发生因磨损过快而报废,因此需要保证v≤v46、非液体摩擦滑动轴承的主要失效形式为磨损和胶合47、轴的分类：心轴转动心轴、固定心轴；只承受弯矩不承受扭矩、转轴即承受弯矩又承受扭矩、传动轴主要承受扭矩,不承受或承受很小弯矩48、轴的计算注意：①轴上有键槽时,放大轴径：一个键槽3°--5°；两个键槽7°--10°②式中弯曲应力为对称循环变应力,当扭转切应力为静应力时,取α=；当扭转切应力为脉动循环变应力时,取α=；若扭转切应力为对称循环变应力时,取α=1 α为折合系数49、轴结构设计一般原则：轴的受力合理,有利于满足轴的强度条件；轴和轴上的零件要可靠的固定在准确的工作位置上；轴应便于加工；轴上的零件要便于拆装和调整；尽量减少应力集中等50、滚动轴承类型选择影响因素：转速高低、受轴向力还是径向力、载荷大小、安装尺寸的要求等51、机械速度波动：①原因：原动机的驱动力和工作机的阻抗力都是变化的,若两者不能时时相适应,就会引起机械速度的波动;当驱动功大于阻抗功时,机器出现盈功,机器的动能增加,角速度增大,反之相反;②危害：速度波动会导致在运动副中产生附加动压力,并引起机械振动,降低机械的寿命,影响机械效率和工作质量；③调节方法：周期性：在机械中加上一个转动惯量较大的回转件飞轮；非周期性：采用调速器来调节。

机械制造基础复习第一篇 金属材料的基本知识第一章 金属材料的主要性能1. 力学性能、强度、塑性、硬度的概念? 表示方法？力学性能: 材料在受到外力作用下所表现出来的性能。

如：强度、 塑性、 硬度 等。

（1）强度：材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。

○1屈服点σs (或屈服强度) : 试样产生屈服时的应力，单位MPa ；屈服点计算公式 0A F ss =σF s ——试样屈服时所承受的最大载荷，单位N ；A 0——试样原始截面积，单位mm 2。

○2抗拉强度σb ：试样在拉断前所能承受的最大应力。

抗拉强度计算公式0A F bb =σF b ——试样拉断前所承受的最大载荷(N)A 0——试样原始截面积( mm 2)（2）塑性：材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。

○1伸长率δ : 试样拉断后标距的伸长量ΔL 与原始标距L 0的百分比。

%10001⨯-=L L L δL 0——试样原始标距长度，mm ；L 1——试样拉断后的标距长度，mm 。

○2断面收缩率ψ : 试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积A 0的百分比。

%100010⨯-=A A A ψA 0——试样的原始横截面积，mm 2；A 1——试样拉断后，断口处横截面积，mm 2。

说明：δ、ψ值愈大，表明材料的塑性愈好。

（3）硬度：材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。

HBS 布氏硬度HB HBW常用测量硬度的方法 HRA洛氏硬度HR HRBHRC符号HBS 表示钢球压头测出的硬度值，如:120HBS 。

HBW 表示硬质合金球压头测出的硬度值。

HBS(W)＝压入载荷F （Ｎ）／压痕表面积（mm 2）布氏硬度的特点及应用：硬度压痕面积较大，硬度值比较稳定。

压痕较大，不适于成品检验。

通常用于测定灰铸铁、非铁合金及较软的钢材。

洛氏硬度的特点及应用：测试简便、且压痕小，几乎不损伤工件表面，用于成品检验。

所测硬度值的重复性差。

机械常识-金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识(2011-8-9 15:17:44)机械常识--金属屈服强度、抗拉强度、硬度知识钢材机械性能介绍1.屈服点（σs）钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。

设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）2.屈服强度（σ0.2）有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（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 。

3.抗拉强度（σb）材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。

它表示钢材抵抗断裂的能力大小。

与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。

设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。

4.伸长率（δs）材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。

5.屈强比（σs/σb）钢材的屈服点（屈服强度）与抗拉强度的比值，称为屈强比。

屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。

6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。

它是金属材料的重要性能指标之一。

一般硬度越高，耐磨性越好。

常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

⑴布氏硬度（HB）以一定的载荷（一般3000kg）把一定大小（直径一般为10mm）的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值（HB），单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。

⑵洛氏硬度（HR）当HB>450或者试样过小时，不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。

材料的机械性能材料的机械性能是指材料在外力作用下的表现和响应能力。

它是评价材料在机械应用中的性能的重要指标，影响着材料在各种工程领域的应用。

强度和韧性在材料的机械性能中，强度和韧性是两个重要的指标。

强度指的是材料抵抗外力破坏的能力，常用的强度指标有屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。

韧性则是指材料在外力作用下产生塑性变形的能力。

常用的韧性指标有断裂韧性、冲击韧性等。

屈服强度和抗拉强度屈服强度是指材料在受到拉伸或压缩时，开始发生塑性变形的应力值。

它是材料能够承受的最大应力，并且保持永久性变形的临界点。

而抗拉强度则是材料在拉伸过程中能够承受的最大应力值。

抗压强度抗压强度是指材料在受到压缩力作用时的承载能力。

它是评价材料在承受压力时的稳定性和强度的重要指标。

断裂韧性断裂韧性是指材料在外力作用下，在断裂之前所能吸收的能量。

这个能量是用来克服材料内部的缺陷和割裂等破坏过程所需的。

韧性高的材料在受到外力时能够更好地抵抗破坏，具有较好的耐用性。

冲击韧性冲击韧性是指材料在受到冲击载荷时抵抗断裂的能力。

冲击韧性是材料承受冲击力后，经过弯曲、撞击等复杂变形后，能够阻止断裂的能力。

对于脆性材料，冲击韧性较低，而对于韧性材料，冲击韧性较高。

材料的硬度是指材料抵抗外部压强和划痕的能力，可以反映材料的抗压性能和耐磨性能。

硬度测试方法有多种，如洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度等。

硬度测试可以有效评估材料的机械性能。

刚度和弹性模量刚度是指材料在外力作用下的变形和形状改变的抵抗能力。

弹性模量则是指材料在受力时产生的应变和应力之间的比值。

刚度和弹性模量可以反映材料的弹性变形能力和恢复能力。

疲劳性能疲劳性能是指材料在循环载荷下的耐久性能。

材料在长期受到交变应力和应变的作用下，会逐渐发生疲劳破坏。

疲劳性能的好坏影响着材料在长期使用中的可靠性。

材料的机械性能是评估和选择材料的重要指标，关系到材料在各种工程领域的应用。

强度、韧性、硬度、刚度、疲劳性能等是评价材料机械性能的主要指标。

机械工程材料基本知识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。

1.1.1 强度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，符号为σ，单位为MPa。

工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用σs 表示。

抗拉强度是指金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用σb表示。

对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设计的依据。

1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。

工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。

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δ表示。

断面收缩率指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用 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。

1.1.3 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，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法和洛氏硬度试验方法两种。

（一）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P的作用下压入被测试金属表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径d，以压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。

名词解释1.强度：材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力2.抗拉强度：材料发生均匀变形和断裂所能承受的最大应力值3.屈服强度：材料发生明显塑性变形的最小应力值4.塑性：材料发生塑性变形不断裂的能力5.硬度：反应材料软硬程度的一种性能指标它表达材料表面局部区域内抵抗变形或破裂的能力6.相变：相的分解，合成，转变的过程7.冷加工：将在再结晶温度以下进行的加工8.热加工：将在再结晶温度以上进行的加工9.热处理：就是将材料在固态下通过加热，保温，冷却，使其内部组织结构发生变化，获得预期的性能10.马氏体：碳溶于a-Fe且含有大量的饱和碳的过饱和固溶液，具有高硬度，是盘式体通过无扩散型相变转变为亚稳定相11.淬火：将钢加热至高温奥氏体状态后急冷，使奥氏体过冷到M s点以下，获得高硬度马氏体工艺12.回火：将淬火后的钢加热到A1以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺的方法13.调质：淬火加高温回火，先得到马氏体，然后通过低于A1的500~650度加热获得回火朔氏体14.表面淬火：紧紧对工件表面层进行淬火的热处理工艺15.渗氮：将钢体在氨中加热至低于AC1，一般如500~600度，活性氨原子在a-Fe中就具有一定的降解能力，被工作表面吸收并向内扩散的方法16.结构钢：制造机械零件用的钢17.优质结构钢：Ws,Wp均≤0.035%的碳钢18.合金结构钢：在优质碳素结构中加入合金元素得到的钢19.工具钢：用于制造工具，模具制造的钢20.灰铸钢：c以片状是的分布靠在的铸体简答：1什么是固溶体，金属化合物各自有什么性能：固溶体是溶质原子溶于固态金属溶剂中形成的合金相。

性能：它保持溶剂所固有的晶体结构，但溶质原子溶于溶剂中，引起晶体常熟改变，并导致晶体畸变，使塑性变形抗力增大，从而使合金的强度和硬度增高，塑性降低。

金属化合物：金属与金属元素间及部分非金属元素间具有金属特性的化合物。

性能：很高的熔点，硬度和较大的脆性。

什么是钢管的抗拉强度和屈服强度？每种材质都⽤对应的化学成分和机械性能。

⽽机械性能有⼏个常⽤的“指标”，正是钢管这些具体的“指标”数值，构成了在⽆缝钢管，直缝钢管这些产品材质的性能，⽤途。

我重新整理了⼀下这些钢管机械性能的基础语的解释，希望对⼤家有帮助。

第⼀抗拉强度（σb）：试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最⼤⼒（Fb），除以试样原横截⾯积（So）所得的应⼒（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。

它表⽰⾦属材料在拉⼒作⽤下抵抗破坏的最⼤能⼒。

式中：Fb--试样拉断时所承受的最⼤⼒，N（⽜顿）； So--试样原始横截⾯积，mm2。

第⼆屈服点（σs）：具有屈服现象的⾦属材料，试样在拉伸过程中⼒不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应⼒，称屈服点。

若⼒发⽣下降时，则应区分上、下屈服点。

屈服点的单位为N/mm2（MPa）。

上屈服点（σsu）：试样发⽣屈服⽽⼒⾸次下降前的最⼤应⼒；下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最⼩应⼒。

式中：Fs--试样拉伸过程中屈服⼒（恒定），N（⽜顿）So--试样原始横截⾯积，mm2。

第三断后伸长率：（σ）在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分⽐，称为伸长率。

以σ表⽰，单位为%。

式中：L1--试样拉断后的标距长度，mm； L0--试样原始标距长度，mm。

第四断⾯收缩率：（ψ）在拉伸试验中，试样拉断后其缩径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ψ表⽰，单位为%。

式中：S0--试样原始横截⾯积，mm2； S1--试样拉断后缩径处的最少横截⾯积，mm2。

第五硬度指标：⾦属材料抵抗硬的物体压陷表⾯的能⼒，称为硬度。

根据试验⽅法和适⽤范围不同，硬度⼜可分为布⽒硬度、洛⽒硬度、维⽒硬度、肖⽒硬度、显微硬度和⾼温硬度等。

对于管材⼀般常⽤的有布⽒、洛⽒、维⽒硬度三种。

金属的强度名词解释引言：金属是一类常见的材料，它们具有许多独特的性质，其中之一就是强度。

强度是指材料抵抗外部力量的能力，对于金属来说，强度是评估其结构是否能够承受外部压力和负载的重要指标。

本文将深入探讨金属的强度，并解释与之相关的一些重要名词。

一、屈服强度屈服强度是指金属在受到应力作用后开始发生塑性变形的应力水平。

一般来说，金属在应力逐渐增大的过程中会先达到屈服强度，之后开始塑性变形。

屈服强度是金属的一个重要指标，能够反映金属抵抗塑性变形的能力。

不同金属的屈服强度各不相同，常用的测量方法是在试样上施加拉伸力，通过测量应变和应力的关系来确定屈服强度。

二、抗拉强度抗拉强度是金属材料在受到拉伸力作用时能够承受的最大应力。

金属材料在受到拉伸力作用时会发生断裂，抗拉强度可以衡量金属材料的抗拉性能。

高抗拉强度意味着金属具有较好的拉伸性能，可以在受到较大拉伸力时不易断裂。

抗拉强度通常用来评估金属材料在结构设计中的可靠性。

三、屈服比强度屈服比强度是指金属材料的屈服强度与其密度的比值。

这一参数可以用来比较不同材料的强度性能。

较高的屈服比强度意味着该金属具有较高的强度和轻质化的特点。

工程中，屈服比强度常常用来选择合适的材料，以满足结构强度和重量限制的要求。

四、塑性塑性是指金属材料在受到应力作用后经历的可逆变形。

与其他材料相比，金属具有较高的塑性，可以在外部力作用下发生可逆性的形变。

这使得金属材料在工程设计中具有广泛的应用。

塑性是金属强度的重要特性之一，也是人们对金属材料进行加工和成形的基础。

五、韧性韧性是指金属材料在受到应力作用后能够吸收能量并发生断裂之前的能力。

高韧性的金属具有较好的抗冲击和抗疲劳性能，可以在承受外部冲击和变形时不易破裂。

韧性与金属的强度紧密相关，通过调整金属的化学成分和结构来提高金属的韧性。

六、硬度硬度是指金属材料在受到压力或切割作用时抵抗形变或破裂的能力。

硬度可以反映金属材料的抗划伤性和抗变形性能。