金属常规力学指标测试

金属行业金属材料的力学性能测试方法金属材料的力学性能测试是金属行业中非常重要的一项工作，它可以用来评估金属材料的力学性能，帮助我们了解这些材料在实际应用中的表现和可靠性。

本文将介绍几种常用的金属材料力学性能测试方法，并对其原理和应用进行详细说明。

一、拉伸试验拉伸试验是测量金属材料在拉伸过程中的力学性能的一种常用方法。

它通过施加拉伸载荷并记录应力和应变的变化来评估材料的强度、延展性和韧性等指标。

在拉伸试验中，常用的测试参数包括屈服强度、断裂强度、断裂延伸率等。

二、硬度测试硬度测试是评估金属材料硬度的方法之一，它可以用来衡量金属材料抵抗形变和破坏的能力。

常见的硬度测试方法有洛氏硬度测试、巴氏硬度测试和维氏硬度测试等。

这些测试方法都通过施加一定压力并测量材料表面的印痕或弹痕来评估材料的硬度。

三、冲击试验冲击试验是评估金属材料在受冲击载荷下的抗冲击性能的方法之一。

常用的冲击试验方法包括冲击弯曲试验和冲击拉伸试验等。

这些试验通过施加冲击力并记录材料的断裂形态和断裂能量来评估材料的韧性和抗冲击能力。

四、压缩试验压缩试验是测量金属材料在受压载荷下的力学性能的方法之一。

它可以用来评估金属材料的强度、稳定性和抗压能力等指标。

在压缩试验中，常用的测试参数包括屈服强度、最大压缩应力和压缩模量等。

五、扭转试验扭转试验是测量金属材料在扭转载荷下的力学性能的一种常用方法。

它可以用来评估金属材料的刚度、强度和韧性等指标。

在扭转试验中，通过施加扭矩并记录应力和应变的变化来评估材料的扭转性能。

总结：金属行业中，对金属材料的力学性能进行测试是非常重要的工作。

本文介绍了几种常用的金属材料力学性能测试方法，包括拉伸试验、硬度测试、冲击试验、压缩试验和扭转试验等。

通过这些测试方法，我们可以全面了解金属材料的力学性能，为金属行业的生产和应用提供科学的依据。

在实际应用中，可以根据具体需求选择合适的测试方法，以确保金属材料的安全可靠性。

金属材料的力学性能及其测试方法金属材料是广泛应用于各种机械、电子、汽车等领域中的材料。

其作为一种材料，具有许多优点，如高强度、高可塑性、热稳定性和化学稳定性等。

在应用中，金属材料的力学性能是十分重要的参数。

因此，本文主要介绍金属材料的力学性能及其测试方法，以期对相关领域的工作者有所帮助。

第一节：金属材料的力学性能金属材料的力学性能通常包括弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂韧性和硬度等。

这里从简单到复杂介绍这些性能参数。

1. 弹性模量弹性模量是金属材料在弹性变形范围内受到应力作用时所表现的一种机械性质。

它的表达式为：E = σ / ε其中E为杨氏模量，单位为MPa；σ为所受应力，单位为MPa；ε为所受弹性应变，无量纲。

弹性模量是金属材料的一个重要指标，它可以衡量金属材料抵抗形变能力的大小。

对于不同的金属材料而言，其弹性模量不同。

2. 屈服强度屈服强度是金属材料在单向轴向拉伸状态下特定应变量时所表现出来的应力大小。

它是指材料能承受的最大应力，以使材料不发生塑性变形。

对于各种金属材料而言，其屈服强度不同。

3. 延伸率延伸率是一个指标，它可以衡量金属材料在受到拉伸应力时，其在一定程度内能够进行延伸的能力。

延伸率的计算公式如下：％EL = (L2 - L1) / L1 × 100%其中％EL表示材料的延伸率，L1和L2分别表示金属材料在断裂前和断裂后的长度，单位为毫米。

4. 断裂韧性断裂韧性是指金属材料在受到极限应力作用下未能抗下，而在断裂破裂时所表现出来的承受能力。

这个承受能力在物质的许多特性中是最为重要的指标之一。

金属材料的断裂韧性通常使用KIC值（裂纹扩展韧性指数）来表达。

5. 硬度硬度是材料抵抗硬物的能力。

一般来说，硬度越高的材料，则可以抵御更大的压力，并且更耐磨。

对于金属材料而言，其硬度主要有三种测试方法，分别是洛氏硬度试验、布氏硬度试验和维氏硬度试验。

第二节：金属材料的测试方法要测试金属材料的一些力学性能参数，需要运用不同的测试方法。

金属材料力学性能测试规范一、金属材料力学性能测试的重要性金属材料的力学性能是指材料在受到外力作用时所表现出的特性，包括强度、硬度、韧性、塑性等。

这些性能直接影响着材料在实际应用中的可靠性和安全性。

例如，在建筑领域，钢材的强度决定了建筑物的承载能力；在机械制造中，零部件的硬度和韧性关系到其使用寿命和运行稳定性。

因此，通过科学、规范的测试方法获取准确的力学性能数据，对于材料的选择、设计和质量控制具有重要意义。

二、常见的金属材料力学性能测试项目1、拉伸试验拉伸试验是评估金属材料强度和塑性的最基本方法。

通过对标准试样施加逐渐增加的轴向拉力，测量试样在拉伸过程中的变形和断裂特性。

主要测试指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率和断面收缩率等。

2、硬度试验硬度是衡量金属材料抵抗局部变形能力的指标。

常见的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等。

硬度测试可以快速、简便地评估材料的硬度分布和加工硬化程度。

3、冲击试验冲击试验用于测定金属材料在冲击载荷下的韧性。

通过使标准试样承受一定能量的冲击，观察试样断裂的情况，计算冲击吸收功，以评估材料的抗冲击性能。

4、疲劳试验疲劳试验模拟材料在交变载荷作用下的失效行为。

通过对试样进行多次循环加载，记录试样发生疲劳破坏的循环次数，从而评估材料的疲劳强度和寿命。

三、测试设备和仪器1、万能材料试验机万能材料试验机是进行拉伸、压缩、弯曲等力学性能测试的主要设备。

它能够精确控制加载速率和测量试样的变形。

2、硬度计根据不同的硬度测试方法，选择相应的硬度计，如布氏硬度计、洛氏硬度计、维氏硬度计等。

3、冲击试验机冲击试验机用于进行冲击试验，常见的有摆锤式冲击试验机和落锤式冲击试验机。

4、疲劳试验机疲劳试验机专门用于进行疲劳性能测试，包括旋转弯曲疲劳试验机、轴向疲劳试验机等。

四、试样制备试样的制备是保证测试结果准确性的关键环节。

试样的尺寸、形状和加工精度应符合相关标准的要求。

1、拉伸试样通常采用圆形或矩形截面的试样，其标距长度、直径或宽度等尺寸应根据材料的种类和测试标准进行确定。

金属材料力学性能测试与分析实验报告摘要：本实验旨在通过对金属材料的力学性能进行测试和分析，以探究其力学行为和性能。

在本实验中，我们选取了一种常见的金属材料进行测试，并使用了相关的测试方法和设备，包括拉伸试验、硬度测试和冲击试验。

通过对实验结果的分析与比较，我们探讨了该金属材料的力学性能表现以及对其应用的影响。

实验结果显示，该金属材料表现出高强度、良好的塑性和韧性，适用于各种工程应用。

1. 引言金属材料是广泛应用于工程领域的重要材料，其力学性能直接关系到其在工程中的可靠性和安全性。

因此，了解金属材料的力学性能是进行工程设计和材料选择的基础。

本实验旨在通过力学性能测试来了解金属材料的力学特性和表现，以提供工程实践的依据。

2. 实验方法和设备2.1 材料样品选择选取了某种常见的金属材料作为研究对象，样品形状和尺寸符合标准要求。

2.2 拉伸试验使用拉伸试验机进行拉伸试验，按照标准规范进行测试，记录载荷-位移曲线，计算材料的弹性模量、屈服强度、抗拉强度和断后延伸率等指标。

2.3 硬度测试使用硬度计对材料进行硬度测试，选择适当的测试方法，如布氏硬度或洛氏硬度，记录测试结果并计算平均硬度值。

2.4 冲击试验利用冲击试验机对材料进行冲击试验，记录冲击能量和冲击韧性等指标。

3. 实验结果与分析3.1 拉伸试验拉伸试验结果显示，该金属材料在加载过程中呈现明显的弹性阶段、塑性阶段和断裂阶段。

载荷-位移曲线呈现出典型的应力-应变曲线特征。

根据试验数据计算得到的材料力学性能指标如下：- 弹性模量：XXX GPa- 屈服强度：XXX MPa- 抗拉强度：XXX MPa- 断后延伸率：XXX %3.2 硬度测试通过硬度测试，我们得到了该金属材料的平均硬度值为XXX。

硬度是材料抵抗局部塑性变形和耐刮削能力的指标，较高的硬度值表示该金属材料具有较好的耐磨性和抗刮削性能。

3.3 冲击试验冲击试验结果显示，该金属材料在受到冲击负荷时具有较高的韧性和抗冲击性能。

金属材料力学性能测试及分析金属材料在现代制造业中起着不可替代的作用。

无论是汽车、飞机、船舶、建筑或机器设备，都离不开金属材料。

为了保证产品质量和安全性，金属材料的力学性能测试和分析显得十分重要。

一、金属材料力学性能测试在金属材料生产过程中，进行力学性能测试是必不可少的一步。

常见的金属材料力学性能测试项目包括拉伸、弯曲、压缩、硬度等。

拉伸试验是最常见的力学性能测试之一。

此测试可以从材料应变-应力曲线中获得许多关键参数，例如最大强度、屈服强度、延伸率和断裂强度等。

该测试需要将单根金属材料在两千斤以上的极限负荷下逐渐拉伸至断裂，测试设备一般为万能试验机。

弯曲试验主要是评估金属材料的弯曲能力。

弯曲测试要求金属材料在弯曲时不出现断裂或裂缝。

该试验主要用于评估金属材料的加工性和设计强度。

压缩试验通常用于评估金属材料在压缩方向上的性能表现。

测试设备为常见的万能试验机，将金属材料放在一个钢模具中，逐渐施加负载直至金属材料发生压缩。

硬度测试评估金属材料的抵抗变形能力。

硬度测试设备可以对金属材料进行加压、打击或穿刺测试，来评估金属在不同环境或应用中的抵抗性。

二、金属材料力学性能分析在完成力学性能测试后，接下来是进行力学性能分析。

为此，需要将之前得到的数据进行处理和分析。

拉伸试验的结果通过应力-应变曲线进行分析，得到金属材料的强度和延展性能。

其中，屈服强度代表材料开始变形的阈值，最大强度反映材料在加载末期阶段的性能，以及延伸性能表示在材料断裂前的延展能力。

弯曲试验的结果提供了材料的弯曲强度和弯曲刚度，可以用于评估材料在实际应用中的使用寿命。

压缩试验的结果反映了金属材料的压缩强度和塑性应变能力。

在这个测试中，金属材料具有最高应变和强度，因此其性能表现主要取决于材料的完整性和微观结构。

硬度测试可用于评估金属材料的耐磨性和耐切削性。

更硬的材料将具有更高的耐久性和更少的形变。

三、应用金属材料力学性能测试和分析在制造业中广泛应用。

金属力学性能测定实验报告一、实验目的(1)了解硬度测定的基本原理及常用硬度试验法的应用范围。

(2)学会恰当采用硬度计。

二、实验设备（1）布氏硬度计（2）读数放大镜（3）洛氏硬度计（4）硬度试块若干（5）铁碳合金淬火试样若干（ф20×10mm的工业纯铁，20，45，60，t8，t12等）。

（6）ф20×10mm的 20，45，60，t8，t12钢退火态，正火态，淬火及回火态的试样。

三、实验内容1、概述硬度就是指材料抵抗另一较软的物体装入表面抵抗塑性变形的一种能力，就是关键的.力学性能指标之一。

与其它力学性能较之，硬度实验简单易行，又迪代工件，因此在工业生产中被广泛应用。

常用的硬度试验方法存有：布氏硬度试验――主要用于黑色、有色金属原材料检验，也可用于退火、正火钢铁零件的硬度测定。

洛氏硬度试验——主要用作金属材料热处理后产品性能检验。

维氏硬度试验——用于薄板材或金属表层的硬度测定，以及较精确的硬度测定。

显微硬度试验——主要用于测定金属材料的显微组织组分或相组分的硬度。

2、实验内容及方法指导（1）布氏硬度试验测定。

（2）洛氏硬度试验测量。

（3）试验方法指导。

3、实验注意事项（1）试样两端要平行，表面要平整，若有油污或氧化皮，可用砂纸打磨，以免影响测定。

（2）圆柱形试样应当放到具有“v”形槽的工作台上操作方式，以免试样翻转。

（3）加载时应细心操作，以免损坏压头。

（4）测完硬度值，刺破载荷后，必须并使压头全然返回试样后再摘下试样。

（5）金刚钻压头系贵重物品，资硬而脆，使用时要小心谨慎，严禁与试样或其它物件碰撞。

（6）应当根据硬度实验机的采用范围，按规定合理采用相同的载荷和压头，少于采用范围，将无法赢得精确的硬度值。

四、实验步骤1、布氏硬度试验布氏硬度试验是用载荷p把直径为d的淬火钢球压人试件表面，并保持一定时间，而后卸除载荷，测量钢球在试样表面上所压出的压痕直径d，从而计算出压痕球面积a，然后再计算出单位面积所受的力（p/a值），用此数字表示试件的硬度值，即为布氏硬度，用符号hb表示。

金属力学性能试验标准金属材料是工程领域中广泛应用的材料之一，其力学性能的测试和评估对于材料的选用和设计具有重要意义。

金属力学性能试验标准是对金属材料进行力学性能测试的规范和要求，其制定和执行对于保证金属材料的质量和可靠性具有重要意义。

首先，金属力学性能试验标准包括了金属材料的拉伸试验、硬度试验、冲击试验等多个方面。

在拉伸试验中，我们可以通过对金属材料施加不同的拉伸载荷，来测试其在拉伸过程中的应力-应变关系，从而得到材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等力学性能指标。

而硬度试验则是通过在金属表面施加一定的压力，来测试材料的硬度，这对于评价金属材料的耐磨性和耐腐蚀性具有重要意义。

此外，冲击试验则是通过对金属材料施加冲击载荷，来测试其在受冲击载荷下的抗冲击性能，这对于金属材料在受到外部冲击时的抗损伤能力具有重要意义。

其次，金属力学性能试验标准的制定和执行对于保证金属材料的质量和可靠性具有重要意义。

通过严格执行金属力学性能试验标准，可以保证对于不同厂家生产的金属材料进行公平的力学性能测试，从而客观评价材料的质量和性能。

同时，金属力学性能试验标准的制定还可以促进金属材料行业的技术进步和产品质量提升，推动金属材料的应用领域不断拓展和深化。

此外，金属力学性能试验标准的执行还可以为工程设计和产品制造提供可靠的数据支持，从而保证工程项目和产品的安全可靠性。

总之，金属力学性能试验标准是对金属材料进行力学性能测试的规范和要求，其制定和执行对于保证金属材料的质量和可靠性具有重要意义。

通过严格执行金属力学性能试验标准，可以客观评价金属材料的力学性能，促进金属材料行业的技术进步和产品质量提升，为工程设计和产品制造提供可靠的数据支持，推动金属材料的应用领域不断拓展和深化。

因此，我们应该重视金属力学性能试验标准的制定和执行，为金属材料的质量和可靠性保驾护航。

0/A P =s s σ金属材料力学性能测试——拉伸实验拉伸实验是测定材料力学性质基本的重要实验之一。

根据国家标准金属拉力实验法的规定，拉伸试件必须做成标准试件。

圆截面试件如图1-1所示：长试件L=10d 0，短试件L=5d 0。

拉伸时材料的强度指标和塑性指标测定： 1、强度指标的测定：材料拉伸时的力学性能指标（如s σ，b σ，δ，ψ ），由拉伸破坏实验来确定。

图1-2是低碳钢拉伸实验时的拉伸图。

OA 段为弹性变形阶段，过了A 点,材料进入屈服阶段，材料进入上屈服点,A 点对应上屈服点的载荷Psu ，B 点对应 屈服点的载荷Psl 。

由于上屈服点的值不稳定(对同一批材料而言) ，下屈服点较稳定，因此在没有特别说明的情况下，规定下屈服点的载荷为屈服载荷Ps ，则屈服极限为: MPa 。

其中:A0为试件的初始横截面面积,拉伸图上D 点对应的最大荷载值为Pb,此后试件发生劲缩现象,迅速破坏。

材料的抗拉强度极限为:0/A P =b b σMPa 。

铸铁的拉伸实验图如图1-3所示。

试件变形很小，到达一定的载荷突然断裂，拉断时的最大载荷，即为强度的载荷Pb 铸铁拉伸强度极限为：0/A P =b b σMPa 。

2、塑性指标测定：将拉断后的低碳钢试件拼接后，测量断后标距L1；劲缩处的平均值径d1，由下列公式计算延伸率δ和断面收缩率ψ；%100/)(%100/)(010001⨯A A -=ψ⨯-=A L L L δ其中：A1为试件断开处的横截面积，L 1为试件断后的标距。

拉伸时材料机械性质的测定室温_____℃ 日期____年___月___日实验目的：1.测定低碳钢的屈服极限s σ，极限强度b σ，延伸率δ，面积收缩率ψ，铸铁的极限强度b σ。

2.观察拉伸过程中的实验现象。

实验设备：电子万能试验机。

游标卡尺。

实验主要步骤：1.分别测量两种材料的上、中、下横截面直径并填入表格。

2.安装试件，然后开始实验。

3.记录拉伸载荷，测量断后标距及收缩直径，代入公式计算。

金属材料行业材料力学性能测试技术手册一、引言金属材料的力学性能测试是评估材料质量和性能的重要手段。

本技术手册旨在介绍金属材料力学性能测试的基本原理、常用方法和操作流程，方便金属材料行业从业人员在工作中正确、准确地进行力学性能测试。

二、金属材料力学性能测试概述1. 测试目的金属材料力学性能测试旨在衡量材料在受载情况下的强度、刚度、韧性、延性等性能参数，以评估材料的可靠性和适用性。

2. 测试内容常见的金属材料力学性能测试内容包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等，通过这些试验可以得到材料的应力-应变曲线、屈服强度、断裂强度、弹性模量等重要参数。

三、拉伸试验1. 试验设备和工具拉伸试验需要用到拉伸试验机、标准试样和相应的夹具。

拉伸试验机应具备精确控制试验速度、测量载荷和位移等功能。

2. 操作步骤（1）选择适当的试样尺寸和夹具。

（2）安装试样并调整夹具，确保试样正确固定。

（3）设置拉伸试验机的工作参数，如试验速度、载荷范围等。

（4）开始试验，记录载荷和位移数据。

（5）根据试验数据计算材料的应力-应变曲线和相关参数。

四、压缩试验1. 试验设备和工具压缩试验需要用到压缩试验机、标准试样和相应的夹具。

压缩试验机应具备精确控制试验速度、测量载荷和位移等功能。

2. 操作步骤（1）选择适当的试样尺寸和夹具。

（2）安装试样并调整夹具，确保试样正确固定。

（3）设置压缩试验机的工作参数，如试验速度、载荷范围等。

（4）开始试验，记录载荷和位移数据。

（5）根据试验数据计算材料的应力-应变曲线和相关参数。

五、弯曲试验1. 试验设备和工具弯曲试验需要用到弯曲试验机、标准试样和相应的夹具。

弯曲试验机应具备精确控制试验速度、测量载荷和位移等功能。

2. 操作步骤（1）选择适当的试样尺寸和夹具。

（2）安装试样并调整夹具，确保试样正确固定。

（3）设置弯曲试验机的工作参数，如试验速度、载荷范围等。

（4）开始试验，记录载荷和位移数据。

（5）根据试验数据计算材料的应力-应变曲线和相关参数。

金属材料力学性能最常用的几项指标硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一。

对于金属材料的硬度，至今在国内外还没有一个包括所有试验方法的统一而明确的定义。

就已经标准化的、被国内外普通采用的金属硬度试验方法而言，金属材料硬度的定义是:材料抵抗另一较硬材料压入的能力。

硬度检测是评价金属力学性能最迅速、最经济、最简单的一种试验方法。

硬度检测的主要目的就是测定材料的适用性，或材料为使用目的所进行的特殊硬化或软化处理的效果。

对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。

由于通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。

金属硬度检测主要有两类试验方法。

一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的。

硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。

静态试验方法包括布氏、洛氏、维氏、努氏、韦氏、巴氏等。

其中布、洛、维三种测试方法是最长用的，它们是金属硬度检测的主要测试方法。

而洛氏硬度试验又是应用最多的，它被广泛用于产品的检测，据统计，目前应用中的硬度计70%是洛氏硬度计。

另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的。

这里包括肖氏和里氏硬度试验法。

动态试验法主要用于大型的及不可移动工件的硬度检测。

1.布氏硬度计原理对直径为D的硬质合金压头施加规定的试验力，使压头压入试样表面，经规定的保持时间后，除去试验力，测量试样表面的压痕直径d，布氏硬度用试验力除以压痕表面积的商来计算。

图1布氏硬度试验原理HB =F / S ……………… (1-1)=F / πDh ……………… (1-2)=……………… (1-3)式中：F ——试验力，N；S ——压痕表面积，mm；D ——球压头直径，mm；h ——压痕深度， mm；d ——压痕直径，mm布氏硬度计的特点：布氏硬度检测的优点是其硬度代表性好，由于通常采用的是10 mm直径球压头，3000kg试验力，其压痕面积较大，能反映较大范围内金属各组成相综合影响的平均值，而不受个别组成相及微小不均匀度的影响，因此特别适用于测定灰铸铁、轴承合金和具有粗大晶粒的金属材料。

金属材料的力学性能测试与分析金属材料广泛应用于各个领域，具有优良的力学性能是其重要的特征之一。

为了保证金属材料的质量和可靠性，对其力学性能进行测试与分析是至关重要的。

本文将重点介绍金属材料力学性能测试方法及分析步骤。

一、金属材料的力学性能测试1. 强度测试强度是金属材料抵抗外力的能力，可以通过拉伸试验来进行测试。

该试验的原理是将金属试样放置在拉伸机上，施加逐渐增加的力，直到断裂为止。

在试验过程中，可以测量材料的屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。

这些参数对于评估金属材料的力学性能至关重要。

2. 硬度测试硬度是金属材料抵抗表面压力的能力。

硬度测试可通过使用洛氏硬度计或布氏硬度计进行。

试验时，试样表面受到一定压力，通过测量压印的深度来确定硬度指标。

硬度测试可以帮助判断金属材料的耐磨性和抗变形能力。

3. 韧性测试韧性是金属材料在承受外力时能够吸收能量并发生塑性变形的能力。

冲击试验是测试韧性的常用方法之一。

冲击试验中，将标准试样放置在冲击机上，施加特定冲击载荷，并记录试样失效前所吸收的能量。

韧性测试结果可以评估金属材料在低温环境下的可靠性。

二、金属材料力学性能分析1. 强度分析通过强度测试获得的数据，可以进行强度分析。

通常包括计算应力-应变曲线、屈服强度、抗拉强度、断裂延伸率等参数。

这些数据可用于比较不同金属材料的强度，评估材料的抗拉伸能力以及预测它们在实际应用中的行为。

强度分析对于材料的选择、设计和制造过程中的质量控制具有重要意义。

2. 硬度分析硬度测试结果的分析可用于比较不同金属材料之间的硬度差异。

通过硬度值，可以评估材料的耐磨性和抗变形能力。

硬度分析还可以为金属材料的工艺设计和材料选择提供重要参考。

3. 韧性分析韧性测试结果的分析有助于评估金属材料的抗冲击能力和低温性能。

韧性分析还可以用于指导金属材料的合金设计和淬火工艺的优化。

通过分析韧性参数，可以对材料的破坏机理进行理解，并提供改进金属材料韧性的方法。

金属力学性能测试标准金属材料作为工程领域中使用最广泛的材料之一，其力学性能的测试标准对于材料的质量控制和工程设计具有重要意义。

本文将从金属力学性能测试的目的、方法以及标准等方面进行详细介绍，以期为相关领域的研究人员和工程师提供参考。

一、目的。

金属力学性能测试的主要目的在于评估材料的力学性能，包括抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等指标。

通过测试，可以了解材料在受力情况下的表现，为工程设计和材料选择提供依据。

同时，测试结果也可以用于质量控制和产品认证，确保产品符合相关标准和要求。

二、方法。

1. 抗拉强度测试。

抗拉强度是评价材料抗拉性能的重要指标。

测试时，将试样加在拉伸试验机上，施加逐渐增加的拉力，直到试样发生断裂。

根据试验过程中的拉力和变形量，可以计算出材料的抗拉强度。

2. 屈服强度测试。

屈服强度是材料在拉伸过程中发生塑性变形的临界点。

测试方法与抗拉强度测试类似，但需要额外考虑材料的流变行为，通过对应力-应变曲线的分析，确定材料的屈服强度。

3. 延伸率测试。

延伸率是评价材料延展性能的指标，通常通过拉伸试验来进行测试。

在试验中，可以观察试样的变形情况，计算出材料的延伸率，从而评估其延展性能。

4. 硬度测试。

硬度是材料抵抗外力的能力，通常用来评价材料的耐磨性和耐压性。

常见的硬度测试方法包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等，通过在材料表面施加一定载荷，测量材料的硬度值。

三、标准。

金属力学性能测试的标准主要包括国际标准和行业标准两类。

国际标准由国际标准化组织（ISO）制定，通常适用于全球范围内的材料测试。

而行业标准则是由各个行业协会或组织制定，针对特定材料或产品的测试要求。

在进行金属力学性能测试时，应当严格遵守相关的测试标准，以确保测试结果的准确性和可比性。

同时，随着科学技术的发展，测试标准也会不断更新和完善，因此在进行测试时，应当关注最新的标准要求，以保证测试结果的有效性。

总结。

金属力学性能测试是评价材料质量和性能的重要手段，通过测试可以全面了解材料的力学性能，为工程设计和产品制造提供依据。

金属力学性能测试⏹硬度及扭转试验⏹⏹金属硬度试验❑是金属抵抗局部变形，特别是塑性变形，压痕或划痕的能力，是衡量金属材料软硬程度的一种指标。

⏹按受力方式分；压入法、刻划法两种普遍采用压入法⏹按加力速度分；静力试验法动力试验法⏹静力试验法最为普遍。

常用布、洛、维氏硬度等均属静力压入试验法。

⏹硬度试验应用⏹灵敏反映材料在化学成分、金相组织、热处理工艺、冷加工变形等差异；⏹试验方法简单，不必破坏工件，适合机械装备和零部件材质现场检测；⏹试验压痕很小，可检查金属表面层情况，脱碳与增碳、表面淬火及化学处理后的表面硬度等。

⏹应用特点硬度值物理意义及其含义随试验方法而定⏹压入法---材料表面抵抗另一物体压入时所引起的塑性变形的能力；⏹刻划法---抵抗表面局部破裂的能力；⏹回跳法---金属弹性变形功的大小；⏹金属表面上不大体积内抵抗塑性变形或破裂的能力；⏹“硬度”不是材料独立的力学性能，其硬度值不是一个单纯的物理量，是人为规定的在某一特定条件下的一种性能指标；⏹根据试验原理方法的区别并根据被测试样特性选择合适的硬度试验方法，从而保证试验结果具有代表性、准确性及相互间可比性；⏹中华人民共和国国家标准GB/T231.1-2002eqv ISO 6506-1:1999代替 GB/T231-1984金属布氏硬度试验第1部分:试验方法⏹GB/T231.1-2002对原GB/T231-1984在下列技术内容进行了修改⏹取消了用钢球压头进行试验规定；⏹对布氏硬度计的要求完全按GB/T231.2执行；⏹将“试样厚度至少应为压痕深度的10倍”改为“试样厚度至少为压痕深度的8倍”；⏹取消了用直径2㎜球压头进行试验的规定；⏹钢类的0.102F/D2仅用30的比率；⏹将“两相邻压痕中心距离不应小于压痕平均直径的4倍”改为“两相邻压痕中心距离至少为压痕平均直径的3倍”⏹增加了附录C使用者对布氏硬度计的日常检查方法。

⏹标准只规定试验力保持时间为10～15s，对于另取保载时间，只作保持时间允许误差为±2s的规定。

实验一金属常规力学指标测定一、实验目的1、掌握金属材料常规力学指标的测试方法;2、掌握各个常规力学指标的作用及意义;3、了解各个指标的相互关系;4、熟悉所用测试仪器及设备的原理和操作使用;二、实验方法及采用标准1、金属拉伸试验标准GB/T2、金属冲击试验标准GB/T 229-20073、金属扭转试验标准GB/T 10128-2007三、实验数据处理1、依据国家标准,分别计算各个力学参数指标;一金属拉伸实验标准GB/T材料的弹性、强度、塑形、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标统称为拉伸性能,它是材料的基本力学性能;拉伸实验是标准拉伸试样在静态轴向拉伸力不断作用下以规定的拉伸速度拉至断裂,并在拉伸过程中连接记录力与伸长量,从而求出其强度判据和塑性判据的力学性能试验;1试验要求1)原始标距的标记对于比例试样,应将原始标距的计算值修约至最接近5mm的倍数,中间数值向较大一方修约;标距的标记应精确到取值数值的 1%;2)原始横截面积的测定圆形截面试样应在试样工作段的两断及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径,取其算术平均值,选用三处测得横截面积中的最小值;（2）拉伸性能的测定利用试验机的绘图装置得到力-位移关系曲线,如下：图1 拉伸试验力-位移曲线1)断后伸长率测定为了测定断后伸长率,应将试样断裂的部分仔细地对接在一起使其轴线处于同一直线上,并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距;按下式计算断后伸长率A：式中：Lo —原始标距；Lu—断后标距;应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后伸长量Lu - Lo,并精确到0.25mm±;2)断面收缩率的测定将试样断裂部分仔细地配接在一起,使其轴线处于同一直线上;断裂后最小横截面积的测定应准确到2%±;原始横截面积与断后最小横截面积之差除以原始横截面积的百分率得到断面收缩率,按下式计算：式中：So —平行长度部分的原始横截面积；Su—断后最小横截面积3)抗拉强度的测定对于呈现明显屈服现象的金属材料,从记录的力-位移图,读取屈服阶段之后的最大力;最大力除以原始横截面积得到抗拉强度;4)屈服强度的测定对有明显屈服现象的材料,应测定其上、下屈服强度;上、下屈服强度的判定采用以下基本原则：i.屈服前的第一个峰值应力为上屈服强度,不管其后的峰值应力比它大或者比它小;ii.屈服阶段中如果呈现两个或两个以上的谷值应力,舍去第一个谷值应力不计,取谷值应力中最小者判为下屈服强度;iii.屈服阶段中呈现屈服平台,平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台,判第一个平台应力为下屈服强度;iv.正确的判定结果应该是下屈服强度低于上屈服强度;试验时记录力-位移曲线,从曲线图读取力首次下降前的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力,将它们分别除以试样原始横截面积得到上屈服强度和下屈服强度;上屈服强度：下屈服强度：3试验结果数值的修约1)强度性能值修约至1MPa;2)屈服点延伸率修约至%,其他延伸率和断后伸长率修约至%;3)断面收缩率修约至1%;二金属材料冲击试验方法 GB/T 229-20071原理将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间,缺口背向打击面放置,用摆锤一次打击试样,测定试样的吸收能量;2一般要求标准尺寸冲击试样长度为55mm,横截面为10mm×10mm方形截面;在试样长度中间有V型或U型缺口,V型缺口应有45°夹角,其深度为2mm,底部曲率半径为;U 型缺口深度应为2mm或5mm除非另有规定,底部曲率半径为1mm;3冲击性能的测定1)冲击性能旧标准中经常用冲击吸收功和冲击韧度来表示材料冲击性能;冲击吸收功A：k 规定形状和尺寸的试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功,单位为J;冲：冲击试样缺口底部单位横截面积上的冲击吸收功,单位J/cm2击韧度αk新标准中用吸收能量K来表示冲击性能,指在冲击试验中,由指针指示出的能量值;KU= KV=2)剪切断面率夏比冲击试样的断口表面常用剪切断面率评定;剪切断面率越高,材料韧性越好;大多数夏比冲击试样的断口形貌为剪切和解理断裂的混合状态;通常使用以下方法测定剪切断面率：测量断口解理断裂部分即“闪亮”部分的长度和宽度,查剪切断面率百分比表确定剪切断面率;图2 冲击试样剪切断面示意图图中：1—剪切面积；2—缺口；3—解理面积注：测量A和B的平均尺寸应精确至U型：A= B= 剪切断面率40%V型：A= B= 剪切断面率36%4实验结果修约读取每个试样的冲击吸收能量,应至少估读到或个标度单位取两者之间较小值;试验结果至少应保留两位有效数字;三金属材料扭转试验方法 GB/T 10128-20071原理对试样施加扭矩,测量扭矩及其相应的扭角,一般扭至断裂,以便测定本标准定义的一项或几项扭转力学性能;2试样尺寸测量圆柱形试样应在标距两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径,并取其算术平均值,取用3处测得直径的算术平均值计算试样的极惯性矩；取用3处测得直径的算术平均值中的最小值计算试样的截面系数;3扭转性能测定1)利用试验机的绘图装置得到M-ϕ关系曲线,即扭转图,如下图3 扭转试验扭矩-转角关系图2)确定材料的剪切模量G在所记录曲线的弹性直线段上,读取扭矩M和相应的扭角ϕ3)上屈服强度和下屈服强度的测定在M-ϕ曲线中,首次下降的最大扭矩为上屈服扭矩,屈服阶段中不计初始瞬时效应的最小扭矩为下屈服扭矩;i.上屈服强度ii.下屈服强度4)抗扭强度的测定2、断口形貌图图4 Q235拉伸破坏断口形貌图图5 Q235扭转破坏断口形貌图图6 V型与U型冲击破坏断口形貌图左V右U3、断口形貌分析金属材料受到外力作用后,其内部受胁能量升高,此时,通过塑性变形来松弛降低能量;当金属不能继续塑性变形时,若再增加应力,它便以断裂的形式彻底松弛;零件断裂后的自然表面称为断口,其结构与外貌记录了断裂前裂纹的发生、扩展和断裂瞬间的信息;按断口的形状分为杯锥状断口和剪切滑移型断口两种;拉伸韧性断裂的过程有:微孔形核、长大和聚合三个阶段;光滑试样在拉应力作用下,局部出现“颈缩在颈缩区形成三向拉应力状态且心部轴向应力最大,致使试样心部的夹杂物或第二相粒子破裂,形成微孔;随着应力的增大,微孔在纵向与横向不断增加和长大,聚合成微裂纹,方向垂直于拉应力方向,最后,裂纹沿剪切面扩展到试件表面,剪切面方向与拉伸轴线近似成45度;断口上呈现三个区域：纤维区,放射区及剪切唇; 裂纹起源于纤维区,经过快速扩展形成放射区,当裂纹扩展到表面时形成了属于韧性断裂的剪切唇,最后形成杯锥状端口;纤维区位于断裂的起始处,在断口中央,与主应力垂直,断口上有显微孔洞形成的锯齿状形貌;其底部的晶粒像纤维一样被拉长;纤维区是裂纹缓慢扩展的标志,放射区是裂纹快速扩展的表征,放射区有放射花样,按其形貌可分为放射纤维和放射剪切两种,每根放射花样即为放射元,其放射方向与裂纹扩展方向一致;剪切唇与放射区相毗邻,表面光滑,与拉应力方向成45度角,形状如杯,是典型的剪切断裂;这三个区所占整个断面的比例,随着加载速度,温度及构件的尺寸而变化;当加载速度降低,温度升高,构件尺寸变小时,都会使纤维区和剪切唇区增大;加载速度增大,放射区增大,塑性变形程度减小;构件截面增大时,由于结构上的缺陷几率增多,使得强度降低,塑性指标也降低;4、按照材料标准,对所测结果进行判定;四、思考题1、金属拉伸性能指标在工程中如何应用答案：拉伸性能指标包括：断后伸长率、断裂总伸长率、最大力总伸长率、最大力非比例伸长率、上屈服强度、下屈服强度、规定非比例延伸强度、规定总延伸强度、抗拉强度、断面收缩率、拉伸杨氏模量、弦线模量、切线模量、泊松比;其中,断后延伸率和断面收缩率表征材料的延性,伸长率和收缩率越大,表示材料的延性越好;一般来说,延性越好的材料越有利于受力,安全储备越大;屈服强度不仅具有直接使用的意义,在工程上,也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量;例如,应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低,冷加工成型性能和焊接性能就好等等;抗拉强度指材料在拉断前承受最大应力值;当钢材屈服到一定程度后,由于内部晶粒重新排列,其抵抗变形能力又重新提高,此时变形虽然发展很快,但却只能随着应力的提高而提高,直至应力达最大值;此后,钢材抵抗变形的能力明显降低,并在最薄弱处发生较大的塑性变形,此处试件截面迅速缩小,出现颈缩现象,直至断裂破坏;钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度;拉伸杨氏模量的大小标志着材料的刚性,杨氏模量越大,越不容易发生变形;弦线模量运用于位移变形曲线中线曲线部分,弦线模量就是与位移变形曲线较贴近的折线的斜率,是分段位移变形与分段拉力的比值,用折线代替曲线,可将变形模量的使用范围延伸到极限载荷;切线模量就是屈服极限和强度极限之间的斜率,用于双线性弹塑性模型来考虑材料的性能;工程上希望知道其相关模量,从而提出切线模量,是材料非弹性极限范围内的宏观的模量的一种表述;根据定义可知,该模量为材料发生屈服以后的硬化模量,可以通过拉伸实验来确定的;它与弹性模量的比值称为塑形系数,在各种结构计算比如局部稳定计算中会用到;研究材料在给定条件下的力学性能及变化规律,可用于设计、选材及研究工作中,为结构件和零部件的设计提供材料的力学性能数据,；同时,也为材料的成分选择和热处理工艺的指定提供依据,以便得到强度、塑性和韧性相配合的综合性能最佳的材料;2、金属冲击指标在工程中如何应用答案：材料抵抗冲击载荷的能力叫做冲击性能;标准中,金属冲击指标有冲击吸收功旧标准、冲击韧性旧标准、吸收能量新标准,另外还有冲击试样端口、纤维断面率、侧膨胀值、晶状断面率、总冲击能量、裂纹形成能量、裂纹扩展能量、不稳定裂纹扩展起始能量、不稳定裂纹扩展终止能量、最大力、屈服力等指标来表征冲击断裂过程;冲击吸收功是指规定形状和尺寸的试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功;冲击韧性是指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的能力,其实际意义在于揭示材料的变脆倾向,是反映金属材料对外来冲击负荷的抵抗能力;冲击韧性值取决于材料及其状态,同时与试样的形状、尺寸有很大关系;其值对材料的内部结构缺陷、显微组织的变化很敏感,如夹杂物、偏析、气泡、内部裂纹、钢的回火脆性、晶粒粗化等都会使冲击韧性值明显降低；同种材料的试样,缺口越深、越尖锐,缺口处应力集中程度越大,越容易变形和断裂,冲击功越小,材料表现出来的脆性越高;因此不同类型和尺寸的试样,其冲击韧性或冲击功值不能直接比较;冲击功对于检查金属材料在不同温度下的脆性转化最为敏感,而实际服役条件下的灾难性破断事故,往往与材料的冲击功及服役温度有关; 因此在有关标准中常常规定某一温度时的冲击功值为多少还规定FATT断口面积转化温度要低于某一温度的技术条件;所谓FATT,即一组在不同温度下的冲击试样冲断后,对冲击断口进行评定,当脆性断裂占总面积的50%时所对应的温度;3、针对同一金属,各个常规力学指标有何相互联系答案：剪切模量、弹性模量、泊松比之间的关系：G=E/21+v;断面收缩率和延伸率的关系：金属材料的延伸率和断面收缩率愈大,表示该材料的塑性愈好,即材料能承受较大的塑性变形而不破坏;一般把延伸率大于百分之五的金属材料称为塑性材料如低碳钢等,而把延伸率小于百分之五的金属材料称为脆性材料如灰口铸铁等;塑性好的材料,它能在较大的宏观范围内产生塑性变形,并在塑性变形的同时使金属材料因塑性变形而强化,从而提高材料的强度,保证了零件的安全使用;此外,塑性好的材料可以顺利地进行某些成型工艺加工,如冲压、冷弯、冷拔、校直等;因此,选择金属材料作机械零件时,必须满足一定的塑性指标;不过,在两个指标中,延伸率广泛被作为衡量金属材料机械性能的一个重要指标;据此推测：伸长率更能真实地反映金属的塑性,应该说热处理工艺后,使金属的塑性变差了,但关系不大,还是在塑性材料范围之中;屈服强度和抗拉强度之间的关系：屈服有很多种,材料在各种应力状态下都可能屈服,比如剪切、压缩、拉伸、三向应力状态;材料屈服后由弹性状态进入塑性状态,出现较大变形;但是材料还没有完全破坏,工程设计中一般以屈服强度作为设计标准;但如果超过抗拉强度,材料就完全破坏了;大多材料的各种强度具有相关性,一般情况下,屈服强度越高,抗拉强度也越高;。