材料的力学性能

材料的力学性能有哪些
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等。

这些性能对于材料的工程应用具有重要意义，下面将分别对材料的力学性能进行详细介绍。

首先，材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力。

强度高的材料能够承受更大
的外力而不会发生破坏，因此在工程结构中具有重要的应用价值。

材料的强度可以通过拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等方法进行测试，常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、屈服强度等。

其次，材料的韧性是指材料抵抗断裂的能力。

韧性高的材料能够在外力作用下
发生一定程度的变形而不会立即破坏，具有良好的抗冲击性和抗疲劳性。

材料的韧性可以通过冲击试验、断裂试验等方法进行测试，常见的韧性指标包括冲击韧性、断裂韧性等。

此外，材料的硬度是指材料抵抗局部变形的能力。

硬度高的材料能够抵抗划痕
和压痕，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。

材料的硬度可以通过洛氏硬度、巴氏硬度、维氏硬度等方法进行测试，常见的硬度指标包括洛氏硬度、巴氏硬度等。

最后，材料的塑性是指材料在外力作用下发生永久形变的能力。

具有良好塑性
的材料能够在加工过程中进行塑性变形，具有良好的可加工性和成形性。

材料的塑性可以通过拉伸试验、压缩试验等方法进行测试，常见的塑性指标包括延伸率、收缩率等。

综上所述，材料的力学性能包括强度、韧性、硬度、塑性等多个方面，这些性
能对于材料的工程应用具有重要的影响。

通过对材料的力学性能进行全面的测试和评价，可以为工程设计和材料选择提供重要的参考依据，保证工程结构的安全可靠性。

材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。

这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。

下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。

首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。

强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。

例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。

韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。

例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。

再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。

硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。

例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。

最后，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、收缩率
等指标来表示。

具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。

例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。

综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。

强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。

因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。

§2 材料力学性能材料的力学性能，又称机械性能，是材料抵抗外力作用引起变形和断裂的能力。

包括强度、韧性、硬度、塑性、耐磨性、高温力学性能等。

材料的力学性能不仅与材料的成分、显微结构有关，还和承受的载荷大小、种类、加载速度、环境温度、介质等有关。

2.1 强度2.1.1 拉伸试验材料的强度可以通过光滑圆柱试样静拉伸试验确定。

按照一定的标准加工的光滑圆柱试样，在拉伸载荷作用下发生变形，记录载荷大小和伸长量之间的关系，将其转变为应力应变曲线，即可获得材料的强度力学行为。

典型的应力应变曲线包括：弹性变形阶段(Oe段)，屈服阶段(sd段)，变形强化阶段(db段)，缩颈阶段(bk段)，每个阶段反映了材料在不同载荷水平下不同的力学行为。

图3.7 典型的静拉伸应力应变曲线2.1.2 弹性变形在弹性变形阶段，材料中的原子在平衡位置附近作微量位移，载荷消失后微量位移消失，材料宏观外形完全恢复，此时的应力应变曲线满足胡克定律：σ = Eε式中，σ为应力，ε为应变，E为弹性模量。

弹性极限σe：材料由弹性变形过渡到塑性变形时的应力，一般规定产生0.01％塑性变形时的应力为弹性极限值，记为σ0.01 。

弹性模量主要取决于材料的成分，受组织结构影响不大，是个组织不敏感参量。

另外，弹性模量反映了材料中原子间作用力的大小，而材料的熔点也反映了原子间作用力的大小，应此一般地，材料的熔点越高，弹性模量越大。

表3.3 一些材料的弹性模量E(GPa)2.1.3 塑性变形当材料承受的载荷超过弹性极限时，材料将发生不可逆转的永久性变形，称为塑性变形。

在塑性变形阶段，应力应变曲线变成非线性，材料的变形是通过原子价键的断开、重排来实现的。

在晶体材料中，塑性变形主要是通过位错在密排面上沿密排方向的滑移来实现的，因此，晶体结构中位错越容易滑移，则材料的塑性变形越容易。

屈服强度σs：材料出现一定塑性变形时的应力，S为屈服点，多数材料的S 点不明显。

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ζ＝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ζp表示。

在应力低于ζp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ζe表示。

若在应力超出ζe后卸载，试样中将出现残余变形。

材料力学性能材料力学性能是指材料在外力的作用下所表现出来的力学特性和性能。

材料力学性能的评价是材料工程中非常重要的一个方面，它直接关系到材料的使用性能和安全性。

下面就常见的材料力学性能进行简要介绍。

1. 强度：材料的强度是指材料在外力作用下抗变形和断裂的能力。

强度是材料力学性能中最基本和重要的指标之一。

常见的强度指标有拉伸强度、屈服强度、抗压强度、剪切强度等。

2. 韧性：材料的韧性是指材料在受到外力作用下的抗冲击和抗断裂能力。

韧性可以通过材料的断裂韧性、冲击韧性等指标来评价。

高韧性的材料具有良好的抗冲击和抗断裂性能。

3. 塑性：材料的塑性是指材料在受到外力作用下能够发生可逆的形变。

材料的塑性可以通过塑性应变、塑性延伸率、塑性饱和应变等指标来描述。

常见的塑性材料有金属材料和塑料材料。

4. 刚性：材料的刚性是指材料在受到外力作用下不易发生形变的能力。

刚性材料具有较高的弹性模量和抗弯刚度。

常见的刚性材料有钢材和铝合金等。

5. 弹性：材料的弹性是指材料在受到外力作用后能自行恢复原状的能力。

弹性材料具有较高的弹性模量和较小的应变率。

常见的弹性材料有弹簧钢和橡胶等。

6. 硬度：材料的硬度是指材料抵抗外部物体对其表面的压入的能力。

硬度指标可以通过洛氏硬度、布氏硬度、维氏硬度等来表示。

硬度高的材料具有较好的抗划伤和抗磨损性能。

7. 耐磨性：材料的耐磨性是指材料在长时间摩擦和磨损作用下的抗磨损能力。

耐磨性可以通过磨损试验来评价。

高耐磨性的材料具有较长的使用寿命。

总的来说，材料力学性能是评价材料使用性能的重要指标，不同材料的力学性能差异很大，选择合适的材料可以提高产品的使用寿命和安全性。

在材料工程中，需要根据具体应用要求和工作环境选择合适的材料，并通过力学性能的评价来保证材料的质量和可靠性。

材料的力学性能在一定的温度条件和外力作用下，材料的抗变形和抗断裂能力称为材料的力学性能。

锅炉和压力容器材料的常规力学性能主要包括强度、硬度、塑性和韧性。

(1)强度强度是指金属材料在外力作用下抵抗变形或断裂的能力。

强度指标是设计中确定许用应力的重要依据。

常用的强度指标为:屈服强度为s，或强度为0.2，抗拉强度为b。

高温工作时，应考虑蠕变极限为N，断裂强度为D。

(2)塑性是指金属材料在断裂前产生塑性变形的能力。

塑性指标包括:断裂伸长率，断裂后试样的相对伸长率;面积圆的减少，断裂点上横截面积的相对减少;和冷弯(角)α,即角测量标本时第一个裂纹在拉伸弯曲表面。

(3)韧性是指金属材料抵抗冲击载荷的能力。

韧性通常表达的冲击能量AK和冲击韧性值αk . k值或αk值不仅反映了材料的耐冲击,但也有些敏感材料的缺陷,可以敏感地反映材质的细微变化,宏观缺陷和微观结构。

而且AK对材料的脆性转变非常敏感，可以通过低温冲击试验来测试钢的冷脆性。

断裂韧度是衡量材料韧性的一个新的指标，它反映了材料的抗裂纹扩展能力。

(4)硬度，硬度是衡量材料硬度和柔软度的性能指标。

硬度测试的方法很多，原理不一样，硬度值和意义也不完全相同。

最常用的是静载荷压痕硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)、维氏硬度(HV)，其值代表材料表面抵抗坚硬物体冲击的能力。

肖氏硬度(HS)属于回弹硬度试验，其值代表金属的弹性变形功。

因此，硬度不是一个简单的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性的综合性能指标。

力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韧性及硬度等。

(1)抗拉性能。

表示钢材抗拉性能的指标有屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、断面收缩率。

屈服是指钢材试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象。

发生屈服现象时的最小应力，称为屈服点或屈服极限，在结构设计时，一般以屈服强度作为设计依据。

抗拉强度是指试样拉伸时，在拉断前所承受的最大荷载与试样原横截面面积之比。

材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能表现。

力学性能是材料工程中非常重要的一个指标，它直接关系到材料的使用寿命、安全性和可靠性。

材料的力学性能主要包括强度、韧性、硬度、塑性、蠕变等指标。

首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。

常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力，抗压强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力，抗弯强度是材料在受弯曲状态下抵抗破坏的能力。

强度指标直接反映了材料的抗破坏能力，是衡量材料力学性能的重要参数。

其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。

韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量的变形能量而不断裂的能力。

韧性好的材料具有良好的抗冲击性能和抗疲劳性能，能够在外力作用下保持良好的形状和结构完整性。

再次，硬度是材料抵抗划痕和穿刺的能力。

硬度是材料抵抗外界硬物划破或穿透的能力，是材料抵抗局部破坏的重要指标。

硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐磨损性能，能够在恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。

此外，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。

塑性好的材料能够在外力作用下产生较大的变形，具有良好的加工性能和成形性能。

材料的塑性直接影响到材料的加工工艺和成型工艺，是材料加工和成形的重要指标。

最后，蠕变是材料在长期受力作用下发生变形和破坏的现象。

蠕变是材料在高温、高压、长期受力作用下产生的一种渐进性变形和破坏，是材料在高温高应力环境下的重要性能指标。

综上所述，材料的力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标，强度、韧性、硬度、塑性和蠕变是材料力学性能的重要方面。

在材料设计、选材和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，选择合适的材料以满足工程需求。

同时，通过合理的材料处理和改性，可以改善材料的力学性能，提高材料的使用寿命和安全可靠性。

材料的力学性能材料是机械产品制造所必须的物质基础，材料的力学性能包括使用性能和工艺性能。

使用性能：是指材料在使用过程中表现出来的性能，它包括力学性能和物理、化学性能等。

工艺性能：是指材料对各种加工工艺适应的能力，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。

切削加工的过程一般在常温下，在不改变材料物理、化学性能的前提下，去除材料上多余金属，使之成为成品的过程。

材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现的抵抗能力。

材料的力学性能是确定材料切削加工方案的主要依据。

1.1材料的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。

低碳钢拉伸试验铸铁拉伸试验结论一：在切削加工中，假定其他条件不变，则随着被加工材料强度极限（或弹性模量）的增大，切削力也随之增大，机床负荷增加。

而且在工件安装方面，注意要有足够的夹紧力。

2材料的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。

(1)伸长率AA= （L1-L0）/L0 ×100%式中： L0—试样原标距的长度（mm）L1—试样拉断后的标距长度（mm）(2) 断面收缩率φ断面收缩率是指试样拉断后断面处横截面积的相对收缩值。

φ= （A0-A1）/A0 ×100%式中：A0—试样的原始截面积（mm2）A1—试样断面处的最小截面积（mm2）伸长率和断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。

材料的力学性能读书报告一、材料的力学性能材料的力学性能是材料的宏观性能，可以定义为材料抵抗力与外形所呈现的性能。

一般指材料在不同温度下承受各种外加载荷时所表现出的力学特征，如弹性性能、塑性性能、硬度、抗冲击性等。

研究材料的力学性能是材料取得实际应用的基础。

二、应力与应变当材料在外力作用下不能产生位移时，其几何形状和尺寸将发生变化，即形变，其原子、分子、离子间的相对位置和距离会发生变化，在材料的内部会产生原子、分子或离子间的附加内力来抵抗外力，并试图恢复到原来的状态，当达到平衡时，这种附加内力与外力相等、方向相反。

材料单位面积上所受的附加内力，其值等于单位面积上所受的外力，即应力。

表达式F=σ／A ，式中σ为应力，F 为外力，A 为面积。

应变是用来表征材料受力时内部各质点间的相对位移。

晶体材料的应变分为拉伸应变ε、剪切应变γ、压缩应变Δ拉伸应变 剪切应变 压缩应变 0001l l l l l ∆=-=ε0010V V V V V ∆=-=∆γ=tanθ拉伸应变是指材料受到垂直于截面积的大小相等、方向相反并作用在同一条直线上的两个拉伸应力时材料发生的形变。

剪切应变是指材料受到平行于截面积的大小相等、方向相反的两个剪切力时发生的形变。

压缩应变是指材料周围受到均匀应力P时，其体积从开始时的V0变化为V1=V0-V 的形变。

三、弹性形变及其性能指标1.对于理想的弹性材料，在应力的作用下会发生弹性形变其应力与应变关系2.服从Hook定律：σ=Eε比例系数E成为弹性模量（Elastic Modulus）,又称弹性刚度3.三种应变类型的弹性模量杨氏模量E、剪切模量G、体积模量B弹性模量的物理本质:原子间结合强度的标志之一弹性模量实际与曲线上受力点的曲线斜率成正比。

影响弹性模量的主要因素①原子结构和键合方式②晶体结构③化学成分④温度⑤微观结构4.泊松比μ:在拉伸试验中，材料横向单位面积的减少与纵向单位面积长度的增加之比值，即在E、G、B和μ四个参数中只有两个独立：E=2G(1+μ) =3B(1-2μ)四、材料的塑形、屈服与应变硬化1.塑性：材料在外力去除后仍保持部分应变的特性塑性形变在足够大的剪切应力 作用下或温度T较高时，材料中的晶体部分会沿着最易滑移的系统在晶粒内部发生位错滑移，宏观上表现为材料的塑性形变。