金属材料常用力学性能的规范表达_黄晓艳
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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。
钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。
在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。
金属材料的机械性能1、弹性和塑性：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。
力和变形同时存在、同时消失。
如弹簧：弹簧靠弹性工作。
塑性：金属材料受外力作用时产生永久变形而不至于引起破坏的性能。
（金属之间的连续性没破坏）塑性大小以断裂后的塑性变形大小来表示。
塑性变形：在外力消失后留下的这部分不可恢复的变形。
2、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，单位为MPa。
工程中常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。
拉伸图：金属材料在拉伸过程中弹性变形、塑性变形直到断裂的全部力学性能可用拉伸图形象地表示出来。
材料在常温、静载作用下的宏观力学性能。
是确定各种工程设计参数的主要依据。
这些力学性能均需用标准试样在材料试验机上按照规定的试验方法和程序测定，并可同时测定材料的应力-应变曲线。
对于韧性材料，有弹性和塑性两个阶段。
弹性阶段的力学性能有：比例极限：应力与应变保持成正比关系的应力最高限。
当应力小于或等于比例极限时，应力与应变满足胡克定律，即应力与应变成正比。
弹性极限：弹性阶段的应力最高限。
常用金属材料的力学性能一览表
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。
金属材料力学性能最常用的几项指标
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。
金属材料力学性能指标
金属材料力学性能指标金属材料是工程领域中常见的材料之一，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优劣的重要标准，包括强度、塑性、韧性、硬度等指标。
下面将分别对这些指标进行详细介绍。
首先是强度指标，强度是材料抵抗外力破坏的能力，通常包括屈服强度、抗拉强度、抗压强度等。
屈服强度是材料在受力过程中开始产生塑性变形的临界点，是材料的抗拉性能指标，通常用σs表示。
抗拉强度是材料抵抗拉伸破坏的能力，是材料的最大抗拉应力，通常用σb表示。
抗压强度是材料抵抗压缩破坏的能力，是材料的最大抗压应力，通常用σc表示。
强度指标直接反映了金属材料的抗破坏能力，对于材料的选用和设计具有重要意义。
其次是塑性指标，塑性是材料在受力作用下产生塑性变形的能力，通常包括延伸率和断面收缩率两个指标。
延伸率是材料在拉伸破坏时的变形能力，是材料的延展性指标，通常用δ表示。
断面收缩率是材料在拉伸破坏时的收缩能力，是材料的收缩性指标，通常用ψ表示。
塑性指标反映了金属材料在受力作用下的变形能力，对于材料的成形加工和使用性能具有重要意义。
第三是韧性指标，韧性是材料在受力作用下抵抗断裂的能力，通常包括冲击韧性和断裂韧性两个指标。
冲击韧性是材料在受冲击载荷作用下抵抗破坏的能力，是材料的抗冲击性能指标，通常用AK表示。
断裂韧性是材料在受静载荷作用下抵抗断裂的能力，是材料的抗断裂性能指标，通常用KIC表示。
韧性指标反映了金属材料在受力作用下的抗断裂能力，对于材料的安全可靠性具有重要意义。
最后是硬度指标，硬度是材料抵抗划痕、压痕和穿透的能力，通常包括洛氏硬度、巴氏硬度和维氏硬度等指标。
洛氏硬度是材料抵抗划痕的能力，是材料的硬度指标，通常用HRC表示。
巴氏硬度是材料抵抗压痕的能力，是材料的硬度指标，通常用HBS表示。
维氏硬度是材料抵抗穿透的能力，是材料的硬度指标，通常用HV表示。
硬度指标反映了金属材料的硬度和耐磨性能，对于材料的耐磨加工和使用寿命具有重要意义。
关于金属材料的力学性能.
据统计，机械零件断裂 中有80%是由于疲劳 引起。
钢铁材料：107次
1
2
非铁合金：108次
n
-1
N1 N2 Nn
Nc
N
疲劳曲线
▪ 试验证明，金属材料所受最大交变应力σmax 愈大，则断裂前 所受循环周次N少。
▪ 工程上规定，材料经相当循环周次不发生断裂的最大应力称 疲劳极限，以σ-1表示。
部分工程材料的疲劳极限σ-1（MPa）
缺点是对不同材料需要更换压头和改 变载荷，且压痕较大，压痕直径的测量 较麻烦，易损坏成品的表面，故不宜在 成品上进行试验。
洛氏硬度
用压头压入的压痕深度 作为测量硬度值的依据。
可直接从洛氏硬度计的 表盘上读出，它是一个 相对值，规定每 0.002mm压痕深度为 一个洛氏硬度单位。用 HRA、HRB和HRC表 示。
1）铸造性能。 利用金属的可熔性将其熔化后， 注入铸型制成铸件的难易程度，包括金属液体的 流动性和收缩性。 2）锻造性能。 金属材料在锻造过程中承受压力 加工而具有的塑性变形能力。
3）焊接性。 指材料被焊接的难易性质。
4）切削加工性。表示对材料进行切削的难易程度。
5）热处理工艺性。 指标有淬硬性、淬透性、淬 火变形与淬裂、表面氧化与脱碳、过热与过烧、 回火稳定性与脆性。
无单位，须标明硬度符号，如58HRC、76HRA。
优缺点：
优点： 操作迅速、简便，硬度值可从表盘上直接读出；压 痕较小，可在工件表面试验； 可测量较薄工件，因而广泛用于热处理质量的检验。
缺点：
精确性较低，硬度值重复性差、分散度大，通常需 在材料的不同部位测试数次，取其平均值。
不同标尺测得的硬度值没有联系，不能直接比较！
维氏硬度
金属材料力学性能
常见的金属材料力学性能一. 金属材料相关概念任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。
诸如金属材料的强度、刚度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料在外力下表现出来的力学性能的指标。
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。
一般用单位面积所承受的作用力表示，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作用下，被拉断前所承受的最大应力值，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，则用抗拉强度作为其设计的依据。
1.2 刚度刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。
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。
几种常用金属材料力学性能一览表材料牌号屈服强度σs/MPa 抗拉强度σb/MPa45 350-550 550-700SKD61 490-685 685-985Cr12MoV 450-650 650-970P20350-550 550-860 S45C/S50C 350-560 560-750Unimax 350-580 580-885SKH51 485-680 680-960注：1.上表中材料的强度数值仅供参考，在不同的热处理工艺及环境下其对应的强度值不同。
二.材料的失效与许用应力通常将材料的强度极限与屈服极限统称为材料的极限应力，用σu表示。
对于脆性材料强度极限为其唯一强度指标；对于塑性材料，其屈服应力小于强度极限，通常以屈服应力作为极限应力。
为了机械零件使用的安全性，对于机械构件要有足够的强度储备。
金属的力学性能
金属的力学性能
金属的力学性能是指金属材料在受力下的变形能力和承受能力。
主要包括以下几个方面：
1. 强度：金属的抗拉强度是指材料在拉伸试验中能承受的最大拉应力，抗压强度则是材料在压缩试验中能承受的最大压应力。
强度越高，说明金属材料越能承受拉伸或压缩载荷。
2. 延伸性：金属的延伸性是指材料在受拉力作用下能够发生可逆塑性变形的能力，通常用延伸率来表示。
高延伸性意味着材料能够在受力下进行较大的可逆形变，适用于需要抵抗冲击或振动载荷的应用。
3. 硬度：金属的硬度是指材料抵抗划伤或穿刺的能力，通常用洛氏硬度或布氏硬度来表示。
高硬度的金属能够抵抗划伤或穿刺，适用于需要较高耐磨性的应用。
4. 韧性：金属的韧性是指材料在断裂前能够吸收能量的能力，通常通过断裂韧性、冲击韧性或静态韧性来衡量。
高韧性的金属能够在受力下吸收更多的能量，抵抗断裂或破损。
5. 弹性模量：金属的弹性模量是指材料在受力下能够恢复原状的能力，也叫做弹性刚度。
高弹性模量的金属具有较大的刚度和弹性，适用于需要较好的回弹性能的应用。
以上是金属的一些基本的力学性能指标，不同金属材料具有不同的性能特点，可以根据具体需求选择合适的金属材料。
金属材料力学性能
常见的金属材料力学性能
一. 金属材料相关概念
任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式的外力作用。
这就要求金属材料必须具有一种承受机械载荷而不超过许可变形或不被破坏的能力；这种能力就是金属材料的力学性能。
诸如金
1.1 强度
对于因断裂而失效的零件，则用抗拉强度
1.2 刚度
刚度是指金属材料在外力载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
对于机械零件要求较高的尺寸稳定性时，需要考虑刚度指标。
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。
几种常用金属材料力学性能一览表
应力称为许用应力，用[σ]表示。
许用应力与极限应力的关系如下：
[σ]=，σu
式中，n为大于1的因数，称为安全因数。
对于塑性材料n为
1.5-
2.5，σu=σs；对于脆性材料n为
3.0-7.0，σu=σb。
2.1 强度条件
σmax=（）max≤[σ]
式中，F，机械零件所承受的最大载荷作用力，单位N；
A，承受载荷作用的面积，单位mm²；
[σ
(）。
工程材料 第章金属材料力学性能
工程材料第章金属材料力学性能金属材料是工程领域中最常用的材料之一，其力学性能是影响其应用广泛性的主要因素之一。
本文将介绍金属材料的力学性能及其相关测试方法。
弹性弹性是物质受力后还原原状的能力，也可以理解为物质在接受外力作用后发生形变时，恢复到原来形态的能力。
材料的弹性大小是通过杨氏模量来描述的，即杨氏模量越大，材料的弹性越好。
塑性塑性是物质在外力作用下能够发生不可逆变形的性质。
材料的塑性大小是通过屈服强度来描述的，即材料在承受一定力量后，开始发生塑性变形的能力。
韧性韧性是物质在外力作用下发生断裂前能够吸收的能量的大小。
材料的韧性大小是通过抗拉伸强度和断裂韧性来描述的，即材料在受外力作用下能够承受多大的内部应力，以及在断裂前能够吸收多少能量。
硬度硬度是一种衡量材料抗划伤能力（耐磨性）的能力。
材料的硬度大小是通过摩擦因数或洛氏硬度来描述的。
相关测试方法拉伸测试拉伸测试是最常用的测试方法之一，用于测试材料的弹性和塑性。
测试时，将材料置于拉伸试验机中，对其施加外力，力逐渐增加，直到材料发生断裂。
通过拉伸测试得到材料的弹性模量、屈服强度和抗拉伸强度。
冲击测试冲击测试用于测试材料的韧性。
测试时，将样品夹在两个夹具之间，然后在样品中心以冲击枪或重锤进行打击，通过测试分析样品在冲击时发生的形变和断裂情况，得到材料的冲击韧性参数。
硬度测试硬度测试用于测试材料的硬度。
硬度测试可通过仪器测试或直接使用洛氏硬度试验仪。
直接测试需要使用钻石针、碳化硅或者硬质合金作为冲头，用一定力度压在待测试物的表面上，通过测试压头陷入材料的深度来得到硬度值。
金属材料的力学性能分为弹性、塑性和韧性三种。
弹性通过杨氏模量表示，塑性通过屈服强度表示，韧性通过抗拉伸强度和断裂韧性表示。
同时，硬度也是材料的重要力学性能之一。
测试中最常见和重要的方法为拉伸测试、冲击测试和硬度测试。
因此，金属材料的弹性、塑性、韧性和硬度数据，在实际工程材料的选择、设计与制造中具有重要意义。
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抗拉强度 Ｒm 是指相应最大力对应的应力，如图 1
（ a） 。现行标准中最大力是指： 对于显示不连续屈服 的材料，如果没有加工硬化作用，标准就不定义。对于 无明显屈服（ 不连续屈服） 的金属材料，为试验期间的 最大力。对于有不连续屈服的金属材料，在加工硬化 开始之后，试样所承受的最大力。新旧标准中抗拉强 度的名称不变，符号由 σb 变为 Ｒm。
度，常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。教 材、论文及技术文件中常见的不规范表达有： ①屈服强 度 符号： σs、σ0． 2 、σsU 或 σsL； 名称： 屈服极限、屈服点， 条件屈服强度等。②抗拉强度 符号： σb； 名称： 强度极 限等。③断后伸长率 符号： δ、δ5 、δ10 ； 名称： 延伸率，伸 长率，断后延伸率等。④断面收缩率符号： ψ； 名称： 收 缩率。
1 强度与塑性
强度和塑性通过金属材料室温拉伸性能试验来测 定。现行的国家标准是 2011 年 12 月 1 日实施的 GB / T 228． 1—2010《金属材料 拉伸试验 第 1 部分： 室温试 验方法》。该版标准修改采用国际标准 ISO 6892-1： 2009《金属材料 拉伸试验 第 1 部分： 室温试验方法》。 该标准第 1 版本于 1963 年发布，经历了 1976、1987、 2002 和 2010 年 4 次修订。 1． 1 常见不规范表达
对于这些不规范的表达，主要是作者没有实时关 注相关标准的变化及其实施应用情况，没有及时将最 新的国家标准纳入教学、科研中。一般来说，新标准的 颁布实施，即意味着旧标准的废止。这些名称、符号大 部分是 20 多年前的标准（ 即 GB / T 228—1987） 。 1． 2 规范化表达
表 1 为常用力学性能名称和符号新旧标准的对 照。由表 1 可 见，常 用 力 学 性 能 的 名 称 和 符 号 最 新 的 GB / T 228． 1—2010 与 2002 年 的 标 准 相 比，只 是 “规定非比例延伸强 度 ”的 名 称 变 为“规 定 塑 性 延 伸 强度”，其他基本 没 有 变 化。但 与 1987 年 版 的 标 准 相比有较大差异。为与国标接轨，2002 版开始，力学 性能的名称及符号均按照国际标准的规定。如将屈 服 点 名 称 改 为 屈 服 强 度 ，取 消 屈 服 强 度 的 测 定 ，只 测 定上屈服强度和下屈服强度。强度指标的符号发生 了较大的变化，由原来的 σ 加下角标改为 Ｒ 加下角 标。断后伸长 率、断 面 收 缩 率 名 称 不 变 而 符 号 完 全 不同。
檴檴殜
檴檴檴殜
第 38 卷 第 8 期 2013 年 8 月
檴檴檴殜 标准化
HEAT TＲEATMENT OF METALS
金属材料常用力学性能的规范表达
Vol. 38 No. 8 August 2013
檴檴殜
黄晓艳，翁 柠，陈 锋
（ 镇江船艇学院，江苏 镇江 212003）
摘要： 金属材料的常用力学性能指标主要有强度、塑性、硬度和韧性等，其表达方法国家标准有明确规定。而最近出版的很多教材、 发表的诸多论文中，常用力学性能的表达仍沿用旧标准。为此，本文根据最新的国家标准对常用力学性能的规范表达进行了介绍， 并与旧标准进行分析比较，以便相关人员能更好地宣传和贯彻新标准。 关键词： 金属材料； 力学性能； 国家标准； 规范表达 中图分类号： TG115. 5 文献标志码： A 文章编号： 0254-6051（ 2013） 08-0140-04
断后伸长率 A 是断后标距的残余伸长（ Lu － L0） 与 原始标距（ L0 ） 之比的百分率。对于比例试样，即拉伸 试样的原始标距与原始横截面积的平方根的比值 k 为 常数，k = 5． 65 的试样称为短比例试样，其断后伸长率 用符号 A 表示（ 对应 87 版的符号 δ5 ） ； k = 11． 3 的试样 称为长比例试样，其断后伸长率为 A11． 3 （ 对应 87 版的 符号 δ10 ） ； 试验时，一般优先选用短比例试样，但要保 证原始标距不小于 15 mm，否则，建议选用长比例试样 或其他类型试样。对于非比例试样，符号 A 应附以下 标注说明所使用的原始标距，以毫米（ mm） 表示，例如 A50 mm表示原始标距为 50 mm 的断后伸长率。
断面收缩率 Z 是指，断裂后试样横截面积的最大 缩减量（ S0 － Su） 与原始横截面积（ S0 ） 之比的百分率。 2002 版开始断面收缩率符号由 ψ 更改为 Z。
图 1 应力-延伸率曲线图（ a） 及规定塑性延伸强度 Ｒp0． 2 （ b） 和规定残余延伸强度 Ｒr0． 2 （ c） 的规定 Fig． 1 Stress-percentage extension curve （ a） ，proof strength Ｒp0． 2 （ b） and permanent set strength Ｒr0． 2 （ c）
第8 期
黄晓艳，等： 金属材料常用力学性能的规范表达
141
表 1 常用力学性能名称和符号新旧标准对照 Table 1 Comparison of name and symbol of common mechanical properties in new standard and old standard
表 2 布氏硬度压头和符号新旧标准对照 Table 2 Comparison of indenter and symbol of Brinell
hardness in new standard and old standard
国标版次 压头
硬度符号பைடு நூலகம்
GB / T 231． 1—2009 GB / T 231． 1—2002 GB / T 231—1984
GB / T 228． 1—2010
性能名称
符号
—
—
上屈服强度 下屈服强度 规定残余延伸强度 规定塑性延伸强度
抗拉强度 断后伸长率 断面收缩率
ＲeH ＲeL Ｒr Ｒp Ｒm A，A11． 3 ，Axmm Z
GB / T 228—2002
性能名称
符号
—
—
上屈服强度 下屈服强度 规定残余延伸强度 规定非比例延伸强度
金属材料常用的强度指标是屈服强度和抗拉强
收稿日期： 2013-01-17 作者简介： 黄晓艳（ 1974—） ，女，江西樟树人，副教授，主要从事工程材 料与机 械 制 造 基 础 方 面 的 研 究 与 教 学。 联 系 电 话： 0511-85339174， 13951281529，E-mail： hxylyd@ 163． com
ψ
从 2002 版标准开始，屈服强度是指当金属材料呈 现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不 增加的应力点，应区分上屈服强度 （ ＲeH ） 和下屈服强 度（ ＲeL） ，分别取代 1987 年版中的上屈服点（ σsU） 和下 屈服点（ σsL ） 。上屈服强度 ＲeH 是指试样发生屈服而 力首次下降前的最大应力，见图 1 （ a） 。下屈服强度 Ｒ eL 是指在 屈 服 期 间，不 计 初 始 瞬 时 效 应 时 的 最 小 应 力，见图 1（ a） 。当金属材料在拉伸试验过程中没有明 显屈服现象发生时，应测定规定塑性延伸强度（ Ｒp ） 或 规定残余延伸强度（ Ｒr） 。σ0． 2 在不规范表达中用来表 示没有明显屈服现象金属材料的屈服强度，下标 0． 2 表示试样标距部分残余伸长率达到规定数值 0． 2% 。 这种表示方法没有标明残留变形量的测量方法，应废 除。而应用 Ｒp0． 2 或 Ｒr0． 2 代替。Ｒp0． 2 表示规定塑性延伸 率为 0． 2% 时的应力，见图 1 （ b） 。其中的 0． 2 表示试 验中任一给定时刻引伸标距的塑性延伸等于引伸计标 距的 0． 2% 。Ｒr0． 2 表示规定残余延伸率为 0． 2% 时的 应力，如图 1（ c） 。其中的 0． 2 表示试样施加并卸除应 力后引伸计标距的延伸等于引伸计标距的 0． 2% 。
Normal expression of metallic materials common mechanical properties
Huang Xiaoyan，Weng Ning，Chen Feng （ Zhenjiang Watercraft College，Zhenjiang Jiangsu 212003，China） Abstract： Metallic materials common mechanical property indexes have strength，plasticity，hardness and toughness． The expression methods were defined by national standard． But the old standard expression of common mechanical properties still appears in the recently published teaching materials and papers． According to the latest national standard，the normal expression of common mechanical properties was introduced and compared with that of the old national standards． Key words： metallic materials； mechanical properties； national standard； normal expression
金属材料的力学性能是指材料在力作用下显示的 与弹性和非弹性反应相关或包含应力-应变关系的性 能。常用的力学性能指标主要有强度、塑性、硬度和韧 性等，这些力学性能指标可通过国家标准试验来测定， 其表达方法国家标准也有明确规定。然而，最近出版 的很多教材、发表的诸多论文中，常用力学性能的表达 仍沿用旧标准，甚至是 20 多年前的旧标准。为此，本 文根据最新的国家标准对常用力学性能的规范表达进 行介绍，并与旧标准进行分析比较，以便相关人员能更 好地宣传和贯彻新标准。
（ a） 。现行标准中最大力是指： 对于显示不连续屈服 的材料，如果没有加工硬化作用，标准就不定义。对于 无明显屈服（ 不连续屈服） 的金属材料，为试验期间的 最大力。对于有不连续屈服的金属材料，在加工硬化 开始之后，试样所承受的最大力。新旧标准中抗拉强 度的名称不变，符号由 σb 变为 Ｒm。
度，常用的塑性指标是断后伸长率和断面收缩率。教 材、论文及技术文件中常见的不规范表达有： ①屈服强 度 符号： σs、σ0． 2 、σsU 或 σsL； 名称： 屈服极限、屈服点， 条件屈服强度等。②抗拉强度 符号： σb； 名称： 强度极 限等。③断后伸长率 符号： δ、δ5 、δ10 ； 名称： 延伸率，伸 长率，断后延伸率等。④断面收缩率符号： ψ； 名称： 收 缩率。
1 强度与塑性
强度和塑性通过金属材料室温拉伸性能试验来测 定。现行的国家标准是 2011 年 12 月 1 日实施的 GB / T 228． 1—2010《金属材料 拉伸试验 第 1 部分： 室温试 验方法》。该版标准修改采用国际标准 ISO 6892-1： 2009《金属材料 拉伸试验 第 1 部分： 室温试验方法》。 该标准第 1 版本于 1963 年发布，经历了 1976、1987、 2002 和 2010 年 4 次修订。 1． 1 常见不规范表达
对于这些不规范的表达，主要是作者没有实时关 注相关标准的变化及其实施应用情况，没有及时将最 新的国家标准纳入教学、科研中。一般来说，新标准的 颁布实施，即意味着旧标准的废止。这些名称、符号大 部分是 20 多年前的标准（ 即 GB / T 228—1987） 。 1． 2 规范化表达
表 1 为常用力学性能名称和符号新旧标准的对 照。由表 1 可 见，常 用 力 学 性 能 的 名 称 和 符 号 最 新 的 GB / T 228． 1—2010 与 2002 年 的 标 准 相 比，只 是 “规定非比例延伸强 度 ”的 名 称 变 为“规 定 塑 性 延 伸 强度”，其他基本 没 有 变 化。但 与 1987 年 版 的 标 准 相比有较大差异。为与国标接轨，2002 版开始，力学 性能的名称及符号均按照国际标准的规定。如将屈 服 点 名 称 改 为 屈 服 强 度 ，取 消 屈 服 强 度 的 测 定 ，只 测 定上屈服强度和下屈服强度。强度指标的符号发生 了较大的变化，由原来的 σ 加下角标改为 Ｒ 加下角 标。断后伸长 率、断 面 收 缩 率 名 称 不 变 而 符 号 完 全 不同。
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第 38 卷 第 8 期 2013 年 8 月
檴檴檴殜 标准化
HEAT TＲEATMENT OF METALS
金属材料常用力学性能的规范表达
Vol. 38 No. 8 August 2013
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黄晓艳，翁 柠，陈 锋
（ 镇江船艇学院，江苏 镇江 212003）
摘要： 金属材料的常用力学性能指标主要有强度、塑性、硬度和韧性等，其表达方法国家标准有明确规定。而最近出版的很多教材、 发表的诸多论文中，常用力学性能的表达仍沿用旧标准。为此，本文根据最新的国家标准对常用力学性能的规范表达进行了介绍， 并与旧标准进行分析比较，以便相关人员能更好地宣传和贯彻新标准。 关键词： 金属材料； 力学性能； 国家标准； 规范表达 中图分类号： TG115. 5 文献标志码： A 文章编号： 0254-6051（ 2013） 08-0140-04
断后伸长率 A 是断后标距的残余伸长（ Lu － L0） 与 原始标距（ L0 ） 之比的百分率。对于比例试样，即拉伸 试样的原始标距与原始横截面积的平方根的比值 k 为 常数，k = 5． 65 的试样称为短比例试样，其断后伸长率 用符号 A 表示（ 对应 87 版的符号 δ5 ） ； k = 11． 3 的试样 称为长比例试样，其断后伸长率为 A11． 3 （ 对应 87 版的 符号 δ10 ） ； 试验时，一般优先选用短比例试样，但要保 证原始标距不小于 15 mm，否则，建议选用长比例试样 或其他类型试样。对于非比例试样，符号 A 应附以下 标注说明所使用的原始标距，以毫米（ mm） 表示，例如 A50 mm表示原始标距为 50 mm 的断后伸长率。
断面收缩率 Z 是指，断裂后试样横截面积的最大 缩减量（ S0 － Su） 与原始横截面积（ S0 ） 之比的百分率。 2002 版开始断面收缩率符号由 ψ 更改为 Z。
图 1 应力-延伸率曲线图（ a） 及规定塑性延伸强度 Ｒp0． 2 （ b） 和规定残余延伸强度 Ｒr0． 2 （ c） 的规定 Fig． 1 Stress-percentage extension curve （ a） ，proof strength Ｒp0． 2 （ b） and permanent set strength Ｒr0． 2 （ c）
第8 期
黄晓艳，等： 金属材料常用力学性能的规范表达
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表 1 常用力学性能名称和符号新旧标准对照 Table 1 Comparison of name and symbol of common mechanical properties in new standard and old standard
表 2 布氏硬度压头和符号新旧标准对照 Table 2 Comparison of indenter and symbol of Brinell
hardness in new standard and old standard
国标版次 压头
硬度符号பைடு நூலகம்
GB / T 231． 1—2009 GB / T 231． 1—2002 GB / T 231—1984
GB / T 228． 1—2010
性能名称
符号
—
—
上屈服强度 下屈服强度 规定残余延伸强度 规定塑性延伸强度
抗拉强度 断后伸长率 断面收缩率
ＲeH ＲeL Ｒr Ｒp Ｒm A，A11． 3 ，Axmm Z
GB / T 228—2002
性能名称
符号
—
—
上屈服强度 下屈服强度 规定残余延伸强度 规定非比例延伸强度
金属材料常用的强度指标是屈服强度和抗拉强
收稿日期： 2013-01-17 作者简介： 黄晓艳（ 1974—） ，女，江西樟树人，副教授，主要从事工程材 料与机 械 制 造 基 础 方 面 的 研 究 与 教 学。 联 系 电 话： 0511-85339174， 13951281529，E-mail： hxylyd@ 163． com
ψ
从 2002 版标准开始，屈服强度是指当金属材料呈 现屈服现象时，在试验期间达到塑性变形发生而力不 增加的应力点，应区分上屈服强度 （ ＲeH ） 和下屈服强 度（ ＲeL） ，分别取代 1987 年版中的上屈服点（ σsU） 和下 屈服点（ σsL ） 。上屈服强度 ＲeH 是指试样发生屈服而 力首次下降前的最大应力，见图 1 （ a） 。下屈服强度 Ｒ eL 是指在 屈 服 期 间，不 计 初 始 瞬 时 效 应 时 的 最 小 应 力，见图 1（ a） 。当金属材料在拉伸试验过程中没有明 显屈服现象发生时，应测定规定塑性延伸强度（ Ｒp ） 或 规定残余延伸强度（ Ｒr） 。σ0． 2 在不规范表达中用来表 示没有明显屈服现象金属材料的屈服强度，下标 0． 2 表示试样标距部分残余伸长率达到规定数值 0． 2% 。 这种表示方法没有标明残留变形量的测量方法，应废 除。而应用 Ｒp0． 2 或 Ｒr0． 2 代替。Ｒp0． 2 表示规定塑性延伸 率为 0． 2% 时的应力，见图 1 （ b） 。其中的 0． 2 表示试 验中任一给定时刻引伸标距的塑性延伸等于引伸计标 距的 0． 2% 。Ｒr0． 2 表示规定残余延伸率为 0． 2% 时的 应力，如图 1（ c） 。其中的 0． 2 表示试样施加并卸除应 力后引伸计标距的延伸等于引伸计标距的 0． 2% 。
Normal expression of metallic materials common mechanical properties
Huang Xiaoyan，Weng Ning，Chen Feng （ Zhenjiang Watercraft College，Zhenjiang Jiangsu 212003，China） Abstract： Metallic materials common mechanical property indexes have strength，plasticity，hardness and toughness． The expression methods were defined by national standard． But the old standard expression of common mechanical properties still appears in the recently published teaching materials and papers． According to the latest national standard，the normal expression of common mechanical properties was introduced and compared with that of the old national standards． Key words： metallic materials； mechanical properties； national standard； normal expression
金属材料的力学性能是指材料在力作用下显示的 与弹性和非弹性反应相关或包含应力-应变关系的性 能。常用的力学性能指标主要有强度、塑性、硬度和韧 性等，这些力学性能指标可通过国家标准试验来测定， 其表达方法国家标准也有明确规定。然而，最近出版 的很多教材、发表的诸多论文中，常用力学性能的表达 仍沿用旧标准，甚至是 20 多年前的旧标准。为此，本 文根据最新的国家标准对常用力学性能的规范表达进 行介绍，并与旧标准进行分析比较，以便相关人员能更 好地宣传和贯彻新标准。