金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度

荷载强度定义1：材料或结构在不同的环境条件下承受外载荷的能力。

定义2：材料在经受外力或其他作用时抵抗破坏的能力。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

刚度定义1：作用在弹性元件上的力或力矩的增量与相应的位移或角位移的增量之比。

定义2：结构或构件抵抗弹性变形的能力，用产生单位应变所需的力或力矩来量度。

稳定性定义4：结构或构件受力后保持原有稳定平衡状态的能力。

定义5：保持原有直线形式平衡的能力。

轴向轴向通常是针对圆柱体类物体而言，就是圆柱体旋转中心轴的方向，即与中心轴共同的方向。

“径向”垂直于“轴向”，即圆柱体端面圆的半径或直径方向。

径向与轴向空间垂直。

物理中分析物体受力或运动时也会用到这个概念。

横截面横截面定义为垂直于梁的轴向的截面形状。

纵向工程上如果没有特殊约定的话，则较长的的方向称为纵向，较短的方向为横向，这个说法也可以这么理解来和生活上的说法统一，将较长边立起来，则较长边即上下方向（纵向）。

体力定义：也称体积力，作用于构件内部所有质点上的力（如重力、惯性力）。

面力定义：也称表面力，作用于构件表面的力（如风力、雪载荷）。

分布力定义：连续分布于构件某一范围内的力，由于材料力学的研究对象主要是杆件，因此常将体力和面力简化为沿杆轴线分布的力，简称分布力，并用小写字母p、q等表示。

分布力集度定义：以每单位长度上分布力合力的大小表示其作用的强弱程度，常用单位是牛顿/米（N/m）。

集中力定义：作用于构件某点处的力，常用大写字母P、Q等表示，常用单位是牛顿（N）。

内力因受载荷作用而新增加的内力称为附加内力，附加内力将随载荷增加而增大，由于材料性能所限，附加内力到达一定限度时构件即发生破坏。

可见附加内力与构件的强度、刚度和稳定性密切相关，因此材料力学只研究附加内力，并把它简称为内力。

应力材料力学中通常把总应力p分解成垂直于截面的正应力和切于截面的剪应力。

钢材的技术性质主要包括力学性能力学性能力学性能和工艺性能工艺性能工艺性能两个方面。

一、力学性能力学性能：：力学性能又称机械性能，是钢材最重要的使用性能。

在建筑结构中，对承受静荷载作用的钢材，要求具有一定的力学强度，并要求所产生的变形不致影响到结构的正常工作和安全使用。

对承受动荷载作用的钢材，还要求具有较高的韧性而不致发生断裂。

（一）、）、强度强度强度：：在外力作用下在外力作用下，，材料抵抗变形和断裂的能力称为强度材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。

测定钢材强度的方法是拉伸试验，钢材受拉时，在产生应力的同时，相应的产生应变。

应力－应变的关系反映出钢材的主要力学特征。

因此，抗拉性能是钢材最重要的技术性质。

根据低碳钢受拉时的应力低碳钢受拉时的应力低碳钢受拉时的应力－－应变曲线应变曲线（如图6-1），可了解到抗拉性能的下列特征指标。

1、弹性模量和比例极限弹性模量和比例极限：：钢材受力初期，应力与应变成正比例增长，应力与应变之比是常数，称为弹性模量弹性模量弹性模量即E =σ/ε。

这个阶段的最大应力（P 点的对应值）称为比例极限比例极限σp 。

E 值越大，抵抗弹性变形的能力越大；在一定荷载作用下，E 值越大，材料发生的弹性变形量越小。

一些对变形要求严格的构件，为了把弹性变形控制在一定限度内，应选用刚度大的钢材。

2、弹性极限弹性极限：：应力超过比例极限后，应力-应变曲线略有弯曲，应力与应变不再成正比例关系，但卸去外力时，试件变形仍能立即消失，此阶段产生的变形是弹性变形。

不产生残留塑性变不产生残留塑性变形的最大应力形的最大应力（e 点对应值）称为弹性极限弹性极限σe 。

事实上，σp 和σe 相当接近。

3、屈服强度屈服强度：：屈服强度屈服强度：：钢材开始丧失对变形的抵抗能力钢材开始丧失对变形的抵抗能力，，并开始产生大量塑性变形时所对应的应力并开始产生大量塑性变形时所对应的应力。

在屈服阶段，锯齿形的最高点所对应的应力称为屈服上限屈服上限屈服上限；锯齿形的最低点所对应的应力称为屈服下限屈服下限屈服下限。

强度-刚度--弹性模量区别强度定义：1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。

强度包括材料强度和结构强度两方面。

强度问题有狭义和广义两种涵义。

狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。

广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题，有时还包括机械振动问题。

强度要求是机械设计的一个基本要求。

材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。

影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态，载荷性质、加载速率、温度和介质等。

按照材料的性质，材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。

①脆性材料强度：铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然，几乎没有塑性变形。

脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。

强度极限有两种：拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限，压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。

②塑性材料强度：钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形，它在卸载后不能消失，也称残余变形。

塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。

材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象（应力不变的情况下应变不断增大的现象）时的应力。

对于没有屈服现象的塑性材料，取与0。

2％的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限，用σ0。

2表示。

③带裂纹材料的强度：常低于材料的强度极限，计算强度时要考虑材料的断裂韧性（见断裂力学分析）。

对于同一种材料，采用不同的热处理制度，则强度越高的断裂韧性越低。

按照载荷的性质，材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。

材料在静载荷下的强度，根据材料的性质，分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。

材料受冲击载荷时，屈服极限和强度极限都有所提高（见冲击强度）。

材料受循环应力作用时的强度，通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准（见疲劳强度设计）。

此外还有接触强度（见接触应力）。

按照环境条件，材料强度有高温强度和腐蚀强度等。

高温强度包括蠕变强度和持久强度。

当金属承受外载荷时的温度高于再结晶温度（已滑移晶体能够回复到未变形晶体所需要的最低温度）时，塑性变形后的应变硬化由于高温退火而迅速消除，因此在载荷不变的情况下，变形不断增长，称为蠕变现象，以材料的蠕变极限为其计算强度的标准。

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1.正弹性模量2.切变弹性模量3.比例极限4.弹性极限二:强度性能指标1.强度极限2.抗拉强度3.抗弯强度4.抗压强度5.抗剪强度6.抗扭强度7.屈服极限(或者称屈服点)8.屈服强度9.持久强度10.蠕变强度三:硬度性能指标1.洛氏硬度2.维氏硬度3.肖氏硬度四:塑性指标1:伸长率(延伸率)2:断面收缩率五:韧性指标1.冲击韧性2.冲击吸收功3.小能量多次冲击力六:疲劳性能指标1.疲劳极限(或者称疲劳强度) 七:断裂韧度性能指标1.平面应变断裂韧度2.条件断裂韧度衡量钢材力学性能的常用指标有哪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.1. 屈服强度钢材单向拉伸应力—应变曲线中屈服平台对应的强度称为屈服强度,也称屈服点,是建筑钢材的一个重要力学特征.屈服点是弹性变形的终点,而且在较大变形范围内应力不会增加,形成理想的弹塑性模型.低碳钢和低合金钢都具有明显的屈服平台,而热处理钢材和高碳钢则没有.2. 抗拉强度单向拉伸应力—应变曲线中最高点所对应的强度,称为抗拉强度,它是钢材所能承受的最大应力值.由于钢材屈服后具有较大的残余变形,已超出结构正常使用范畴,因此抗拉强度只能作为结构的安全储备.3. 伸长率伸长率是试件断裂时的永久变形与原标定长度的百分比.伸长率代表钢材断裂前具有的塑性变形能力,这种能力使得结构制造时,钢材即使经受剪切、冲压、弯曲及捶击作用产生局部屈服而无明显破坏.伸长率越大,钢材的塑性和延性越好.屈服强度、抗拉强度、伸长率是钢材的三个重要力学性能指标.钢结构中所有钢材都应满足规范对这三个指标的规定.4. 冷弯性能根据试样厚度,在常温条件下按照规定的弯心直径将试样弯曲180°,其表面无裂纹和分层即为冷弯合格.冷弯性能是一项综合指标,冷弯合格一方面表示钢材的塑性变形能力符合要求,另一方面也表示钢材的冶金质量(颗粒结晶及非金属夹杂等)符合要求.重要结构中需要钢材有良好的冷、热加工工艺性能时,应有冷弯试验合格保证.5. 冲击韧性冲击韧性是钢材抵抗冲击荷载的能力,它用钢材断裂时所吸收的总能量来衡量.单向拉伸试验所表现的钢材性能都是静力性能,韧性则是动力性能.韧性是钢材强度、塑性的综合指标,韧性越低则发生脆性破坏的可能性越大.韧性值受温度影响很大,当温度低于某一值时将急剧下降,因此应根据相应温度提出要求.力学性能指标符号是什么?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y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.布氏硬度指标有HBS和HBW,前者所用压头为淬火钢球,适用于布氏硬度值低于450的金属材料,如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等;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,如淬火钢等.布氏硬度测试法,因压痕较大,故不宜测试成品件或薄片金属的硬度.(二)洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为120°的金刚石圆锥体或直径为f1.558mm(1/16英寸)的淬火钢球为压头,以一不定的载荷压入被测试金属材料表面,根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出硬度值.常用的洛氏硬度指标有HRA、HRB和HRC三种.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压为600N时,用HRA表示.其测量范围为60~85,适于测量合金、表面硬化钢及较薄零件.采用f1.588mm淬火钢球为压头,施加压力为1000N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为25~100,适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等.采用120°金刚石圆锥体为压头,施加压力为1500N时,用HRC表示,其测量硬度值范围为20~67,适于测量淬火钢、调质钢等.洛氏硬度测试,操作迅速、简便,且压痕小不损伤工件表面,故适于成品检验.硬度是材料的重要力学性能指标.一般材料的硬度越高,其耐磨性越好.材料的强度越高,塑性变形抗力越大,硬度值也越高.1.1.4 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用ak表示,单位为J/cm2.冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试验测定,即把被测材料做成标准冲击试样,用摆锤一次冲断,测出冲断试样所消耗的冲击AK,然后用试样缺口处单位截面积F上所消耗的冲击功ak表示冲击韧性.ak值越大,则材料的韧性就越好.ak值低的材料叫做脆性材料,ak值高的材料叫韧性材料.很多零件,如齿轮、连杆等,工作时受到很大的冲击载荷,因此要用ak值高的材料制造.铸铁的ak值很低,灰口铸铁ak值近于零,不能用来制造承受冲击载荷的零件.低碳钢的力学性能指标低碳钢由于含碳量低,它的延展性、韧性和可塑性都是高于铸铁的,拉伸开始时,低碳钢试棒受力大,先发生变形,随着变形的增大,受力逐渐减小,当试棒断开的瞬间,受力为“0”,其受力曲线是呈正弦波>0的形状.铸铁由于轫性差,拉伸开始时,受力是逐步加大的,当达到并超过它的拉伸极限时,试棒断开,受力瞬间为“0”,其受力曲线是随受力时间延长,一条直线向斜上方发展,试棒断开,直线垂直向下归“0”.同样的道理:低碳钢抗压缩的能力比铸铁要低,当对低碳钢试块进行压缩实验时,受力逐渐加大,试块随外力变形,当试块变形达到极限时,其受力也达到最大值,其受力曲线是一条向斜上方的直线.铸铁则不然,开始时与低碳钢受力情况基本相同,只是当铸铁试块受力达到本身的破坏极限时,受力逐渐减小,直到试块在外力下被破坏(裂开),受力为“0”其受力曲线与低碳钢拉伸时的受力曲线相同.以上就是低碳钢和铸铁在拉伸和压缩时力学性质的异同点.简述常用力学性能指标在选材中的意义?钢材常见的力学性能通俗解释归为四项,即:强度、硬度、塑性、韧性.简单的可这样解释:强度,是指材料抵抗变形或断裂的能力.有二种:屈服强度σb、抗拉强度σs.强度指标是衡量结构钢的重要指标,强度越高说明钢材承受的力(也叫载荷)越大;硬度,是指材料表面抵抗硬物压人的能力.常见有三种:布氏硬度HBS、洛氏硬度HRC、维氏硬度HV.硬度是衡量钢材表面变形能力的指标,硬度越高,说明钢的耐磨性越好;即不容易磨损;塑性,是指材料产生变形而不断裂的能力.有两种表示方法:伸长率δ、断面收缩率ψ.塑性是衡量钢材成型能力的指标,塑性越高,说明钢材的延展性越好,即容易拉丝或轧板;韧性也叫冲击韧性,是指材料抵抗冲击变形的能力,表示方法为冲击值αk.冲击韧性是衡量钢材抗冲击能力的指标,数值越高,说明钢材抵抗运动载荷的能力越强.一般情况下,强度低的钢材,硬度也低,塑性和韧性就高,例如钢板、型材,就是由强度较低的钢材生产的;而强度较高的钢材,硬度也高,但塑性和韧性就差,例如生产机械零件的中碳钢、高碳钢,就很少看到轧成板或拉成丝.＂钢材的主要力学性能指标有哪些(1)拉伸性能反映建筑钢材拉伸性能的指标,包括屈服强度、抗拉强度和伸长率.屈服强度是结构设计中钢材强度的取值依据.抗拉强度与屈服强度之比(强屈比)是评价钢材使用可靠性的一个参数.强屈比愈大,钢材受力超过屈服点工作时的可靠性越大,安全性越高;但强屈比太大,钢材强度利用率偏低,浪费材料.钢材在受力破坏前可以经受永久变形的性能,称为塑性.在工程应用中,钢材的塑性指标通常用伸长率表示.伸长率是钢材发生断裂时所能承受永久变形的能力.伸长率越大,说明钢材的塑性越大.试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分比即为断后伸长率.对常用的热轧钢筋而言,还有一个最大力总伸长率的指标要求.预应力混凝土用高强度钢筋和钢丝具有硬钢的特点,抗拉强度高,无明显的屈服阶段,伸长率小.由于屈服现象不明显,不能测定屈服点,故常以发生残余变形为0.2%原标距长度时的应力作为屈服强度,称条件屈服强度,用σ0.2表示.(2)冲击性能冲击性能是指钢材抵抗冲击荷载的能力.钢的化学成分及冶炼、加工质量都对冲击性能有明显的影响.除此以外,钢的冲击性能受温度的影响较大,冲击性能随温度的下降而减小;当降到一定温度范围时,冲击值急剧下降,从而可使钢材出现脆性断裂,这种性质称为钢的冷脆性,这时的温度称为脆性临界温度.脆性临界温度的数值愈低,钢材的低温冲击性能愈好.所以,在负温下使用的结构,应当选用脆性临界温度较使用温度低的钢材.(3)疲劳性能受交变荷载反复作用时,钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象,称为疲劳破坏.疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的,所以危害极大,往往造成灾难性的事故.钢材的疲劳极限与其抗拉强度有关,一般抗拉强度高,其疲劳极限也较高.硬度硬度，物理学专业术语，材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

材料的强韧性及其应用强度：金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

韧性：表示材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力。

金属材料的强化1. 材料强化的类型：主要有细晶强化（晶界强化）、固溶强化、形变强化（位错强化）、第二相粒子沉淀（沉淀强化和弥散强化）、相变强化等。

2. 强化机制：(1) 细晶强化（晶界强化）：晶界分为大角度晶界和小角度晶界。

晶界两边相邻晶粒的位向和亚晶块的原子排列位向存在位向差，处于原子排列不规则的畸变状态。

晶界处位错密度较大，对金属滑移(塑性变形)、位错运动起阻碍作用，即晶界处对塑性变形的抗力较晶内为大，使晶粒变形时的滑移带不能穿越晶界，裂纹穿越也困难。

因此，当晶粒越细，晶界越多，表现阻碍作用也越大，此时金属的屈服强度也越高。

方法：根据晶界强化的原理，在热处理工艺方法上发展了采用超细化热处理的新工艺，即细化奥氏体(A)晶粒或碳化物相，使晶粒度细化到十级以上。

由于超细化作用，使晶界面积增大，从而对金属塑性变形的抗力增加，反映在力学性能方面其金属强韧性大大提高。

如果奥氏体晶粒细化在十级以上，则金属的强韧性将大大提高，为达此目的，现代发展的热处理新技术方法有以下三种。

①利用极高加热速度的能量密度进行快速加热的热处理。

由于极高的加热能量密度，使加热速度大大提高，在10-2~1s的时间内，钢件便可加热到奥氏体(A）状态，此时A的起始晶粒度很小，继之以自冷淬火(冷速达104℃/s以上)，可得极细的马氏体(M)组织，与一般高频淬火比较硬度可高出Hv50，而变形只有高频淬火的1/4~1/5，寿命可提高1.2~4倍。

②利用奥氏体(A)的逆转变钢件加热到A后，淬火成M，然后快速(20s)内重新加热到A状态，如此反复3~4次，晶粒可细化到13~14级。

③采用A-F两相区交替加淬火采用亚温淬火(F+A双相区加热)，在提高材料强韧性的同时显著降低临界脆化温度，抑制回火脆性。

在A-F两相区交替加热，可使A/F相界面积大大增加，因而使奥氏体形核率大大增多，晶粒也就越细化。

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σe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)/L010、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。

刚度——结构或构件抵抗弹性变形的能力。

强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力，是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

硬度——材料抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，是衡量材料软硬程度的一个指标。

刚度是抵抗变形的能力，强度是抵抗破坏的能力，硬度是侵入其它物体的能力（也是不被其它物体侵入的能力）。

刚度是强调不变形，或变形小，如机床的主轴等。

强度是强调可靠性，即不能失效。

硬度是强调侵入和反侵入的能力，如，夹具用的垫块、钻模套等，还有刀具等。

三者之间没有必然的联系，不过，硬度是一项综合力学性能指标，一般：硬度高的材料，其强度也高。

弹性是物体本身的一种特性，发生弹性形变后可以恢复原来的状态的一种性质。

塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性永久变形而不被破坏的能力。

韧性是金属材料在冲击载荷的作用下抵抗破坏的能力。

所以塑性好韧性就好。

但是材料的硬度越大就越脆，相应的塑性和韧性就差些。

所以一般选材料要考虑材料的综合性能。

弹性是指材料在撤销载荷后恢复变形的能力。

材料产生完全变形时所承受的力越大弹性越好。

硬度、强度、刚度、塑性是常说的主要机械性能，另外还有弹性、冲击韧性、疲劳强度和断裂韧性等。

要了解它们的区别，首先要了解相关概念：1、硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

2、刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。

零件的刚度（或称刚性）常用单位变形所需的了或力矩来表示，刚度的大小取决于零件的几何形状和材料种类（即材料的弹性模量）。

第一章金属学基础知识1．什么是强度什么是塑性衡量这两种性能的指标有哪些各用什么符号表示金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度。

常用的强度指标有弹性极限σe、屈服点σs、抗拉强度σb。

塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的能力。

常用的塑性指标有断后伸长率δ和断面收缩率Ψ。

2．什么是硬度HBS、HBW、HRA、HRB、HRC各代表用什么方法测出的硬度各种硬度测试方法的特点有何不同硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。

HBS：用淬火钢球作压头时的布氏硬度。

不能测试太硬的材料，一般在450HBS以上的就不能使用。

通常用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢等材料的硬度。

HBW：用硬质合金球作压头的布氏硬度。

用于测试硬度在650HBW以下的材料。

HRA：洛氏硬度，表示试验载荷（60KG），使用顶角为120度的金刚石圆锥压头试压。

用于硬度极高的材料，例如硬质合金。

HRB：洛氏硬度，表示试验载荷（100KG），使用直径的淬火钢球试压。

用于硬度较低的材料，例如退火钢、铸铁等。

HRC：洛氏硬度，表示试验载荷（150KG），使用顶角为120度的金刚石圆锥头试压。

用于硬度很高的材料，例如淬火钢等。

3．简述各力学性能指标是在什么载荷作用下测试的。

静载荷作用下测试：强度、塑性、硬度。

动载荷作用下测试：冲击韧度、疲劳强度。

4．试对晶体、晶格、晶胞、单晶体和多晶体作简要解释。

晶体：物质的原子都是按一定几何形状有规则地排列的称为晶体。

晶格：用于描述原子在晶体中排列规律的空间架格称为晶格。

晶胞：能够完整地反映晶格结构特征的最小几何单元，称为晶胞。

单晶体：如果一块晶体内部的晶格位向（即原子排列的方向）完全一致，称这块晶体为单晶体。

多晶体：由许多晶格位向不同的晶粒集合组成的晶体称为多晶体。

5．常见金属晶格类型有哪几种试绘图说明。

①体心立方晶格②面心立方晶格③密排六方晶格6．晶体的各向异性是如何产生的为何实际晶体一般都显示不出各向异性在相同晶格中，由于不同晶面和晶向上的原子排列情况不同，因而原子间距不同，原子间相互作用的强弱不同，从而导致晶体的宏观性能在不同方向上具有不同数值，此现象称为晶体的各向异性。

刚度、强度和硬度都是材料的力学性能（或称机械性能）指标。

弹性变形——当外力去掉后能恢复到原来的形状和尺寸的变形。

塑性变形——当外力去掉后不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。

韧性-------金属在断裂前吸收变形能量的能力称为韧性。

toughnesstoughness is the ability of a material to absorb energy and plastically deform without fracturing..flaw tolerance刚度——金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

Strengthability to withstand an applied stress without failure硬度——金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

Stiffness or hardness or rigidStiffness is the rigidity of an object —the extent to which it resists deformation in三者之间没有必然的联系，不过，硬度是一项综合力学性能指标，一般：硬度高的材料，其强度也高。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。

也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。

强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

强度定义1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。

强度包括材料强度和结构强度两方面。

强度问题有狭义和广义两种涵义。

狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。

广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题，有时还包括机械振动问题。

强度要求是机械设计的一个基本要求。

材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。

影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态，载荷性质、加载速率、温度和介质等。

按照材料的性质，材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。

①脆性材料强度：铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然，几乎没有塑性变形。

脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。

强度极限有两种：拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限，压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。

②塑性材料强度：钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形，它在卸载后不能消失，也称残余变形。

塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。

材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象（应力不变的情况下应变不断增大的现象）时的应力。

对于没有屈服现象的塑性材料，取与0。

2％的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限，用σ0。

2表示。

③带裂纹材料的强度：常低于材料的强度极限，计算强度时要考虑材料的断裂韧性（见断裂力学分析）。

对于同一种材料，采用不同的热处理制度，则强度越高的断裂韧性越低。

按照载荷的性质，材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。

材料在静载荷下的强度，根据材料的性质，分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。

材料受冲击载荷时，屈服极限和强度极限都有所提高（见冲击强度）。

材料受循环应力作用时的强度，通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准（见疲劳强度设计）。

此外还有接触强度（见接触应力）。

按照环境条件，材料强度有高温强度和腐蚀强度等。

高温强度包括蠕变强度和持久强度。

当金属承受外载荷时的温度高于再结晶温度（已滑移晶体能够回复到未变形晶体所需要的最低温度）时，塑性变形后的应变硬化由于高温退火而迅速消除，因此在载荷不变的情况下，变形不断增长，称为蠕变现象，以材料的蠕变极限为其计算强度的标准。

刚度、强度和硬度都是材料的力学性能（或称机械性能）指标。

弹性变形——当外力去掉后能恢复到原来的形状和尺寸的变形。

塑性变形——当外力去掉后不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。

刚度——金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

硬度——金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

三者之间没有必然的联系，不过，硬度是一项综合力学性能指标，一般：硬度高的材料，其强度也高。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。

也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。

强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。

这种方法称为锉试法这种方法不太科学。

用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。

常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

刚度、强度和硬度都是材料的力学性能（或称机械性能）指标。

弹性变形——当外力去掉后能恢复到原来的形状和尺寸的变形。

塑性变形——当外力去掉后不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。

刚度——金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

强度——金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

硬度——金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

三者之间没有必然的联系，不过，硬度是一项综合力学性能指标，一般：硬度高的材料，其强度也高。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。

也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。

强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。

这种方法称为锉试法这种方法不太科学。

用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。

常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

（一）、机械性能机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。

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（бs）：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，单位用牛顿/毫米2（N/mm2）表示。

3、抗拉强度（бb）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。

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。

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（HKA、HKB、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）.（二）、工艺性能指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。

8、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。

9、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。

10、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。

11、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。

弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。

12、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。

在常温进行冲压叫冷冲压。

检验方法用杯突试验进行检验。

13、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。

（三）、化学性能指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。

14、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。

刚度是指材料在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。

材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

固体对外界物体入侵的局部抵抗能力，是比较各种材料软硬的指标。

弹性和塑性是相对的；弹性当然很简单，在撤销外力后变形能够完全恢复；塑性是指材料发生了塑性变形，撤销外力后变形不能完全恢复，有残余的塑性变形。

例如，评价钢材的塑性用伸长率指标，钢材试件在拉断后，弹性变形会回复，而残余的是塑性变形，所以伸长率就能用来评价钢材的塑性变形能力。

延性和脆性是相对的；延性是指结构或构件在达到我们所认为的破坏状态后还能继续承载直到达到极限承载力，脆性是指结构或构件没有任何征兆的破坏。

所以，脆性破坏比延性破坏严重。

所以说，弹性和塑性是针对材料本构关系而言的；延性和脆性是针对构件或结言的。

韧性:柔软坚实、不易折断破裂的性质。

材料从抵抗外力到断裂过程中消耗掉的能（或叫做功）就是韧性，包括了弹性变形阶段和塑性变形阶段的共同消耗的能，韧性越好从外力作用到断裂过程消耗的能量越多。

从力-位移曲线上说，纵坐标和横坐标都大的情况下，韧性最好，纵坐标要想增大就是要强度高，横坐标增大就是塑性好，因此，可以说如果一个材料的强度和塑性都好，那么它的韧性肯定非常好。

但是从材料微结构上来讲，同时则增加材料的强度和塑性是一个矛盾体，要想提高强度，希望原子间的结合力越大越好，但是要想增加塑性反而不希望原子力太大，因此，如何同时提高材料的强度和韧性是材料届始终面临的最大挑战，1.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。

2.塑性：金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致引起破华的能力。

3.刚度：金属材料在受力时抵抗弹性变形的能力。

4.强度：金属材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。

5.硬度：金属材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。

6.冲击韧性：金属材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力。

7.断裂韧性：用来反映材料抵抗裂纹失稳扩张能力的性能指标。