最新金属材料的力学性能(表)整理

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。

比热
热导率
线热膨胀系数
布氏(Brinell)硬度
抗拉强度
杨氏模量
刚度
电阻率
电阻率的温度系数
电子逸出功
磁化率(顺磁)
退火温度
H2的溶解度
20
100
20
200
20~100
20~300
软化
冷轧
软化
冷轧
20
300
20
250
580
13
26.97
2.70
646~657
0.214
0.225
0.52
0.475
24.0×10-6
电子逸出功
退火温度
H2的溶解度
20
20
100
700
0~100
铸造
退火
铸造
退火
退火
退火
20
20
450
100
29
63.54
8.3~8.96
1083±0.1
0.092
0.941
0.90
0.84
165×10-7
36
45~50
16~20
20~25
11700~12600
3900~4800
0.017~0.017
6.8×10-3
表3奥氏体不锈钢的性质
性质
温度(oC)或成形
数值
单位
密度
熔点
比热
热导率
线பைடு நூலகம்膨胀系数
抗拉强度
杨氏摸量
弹性极限
电阻率
100
500
0~93
0~316
0~538
退火
冷轧
退火
25

定义： HR=k-(h1-h0)/0.002 常用标尺有：B、C、A三种
① HRA 硬、薄试件，如硬质合金、表面淬火层和渗碳层。 ② HRB 轻金属，未淬火钢，如有色金属和退火、正火钢等 ③ HRC 较硬，淬硬钢制品；如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。
②弹性：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最 大应力。
弹性极限：σe=Fe/So 不产永久变形的最大抗力。
2）屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。即 在拉伸试验过程中，载荷不增加，
试样仍能继续伸长时的应力。
s = Fs/So
s
条件屈服强度0.2：高碳钢等无屈服点， 国家标准规定以残余变形量为0.2%时的 应力值作为它的条件屈服强度，以0.2 来表示。
影响因素：循环应力特征、温度、材料成分和组织、夹 杂物、表面状态、残余应力等。
二、塑性 金属材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。
1.延伸率
延伸率与试样尺寸有关：δ5、δ10 (L0=5d,10d)
2.断面收缩率 ψ=△S/So=(So-Sk)/So x 100%
> 时，无颈缩，为脆性材料表征； < 时，有颈缩，为塑性材料表征。
0.2
3)抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大 应力值。（材料抵抗外力而不致断裂的极 限应力值）。
b = Fb/So
（5）灰铸铁拉伸时的力学性能 灰口铸铁是典型的脆性材料,其σ-曲线是一段微弯曲 线,如图a)所示,没有明显的直线部分,没有屈服和颈 缩现象,拉断前的应变很小,延伸率也很小。强度极限 σb是其唯一的强度指标。 铸铁等脆性材料的抗拉强度 很低,所以不宜作为受拉零 件的材料。
无论是塑性材料还是脆性材料,断裂时都不产生明显的 塑性变形,而是突然发生,具有很大的危险性,有相当多 零件的破坏属于疲劳破坏,对此必须引起足够的重视。

金属力学性能的表征characterization of mechanical properties of metals表征金属在力的作用下的行为的衡量指标，都属于金属力学性能所研究的范畴。

诸如不同载荷所造成的可逆变形（弹性）、不可逆变形（塑性）、断裂（脆性断裂、韧性断裂、疲劳断裂等）以及金属抵抗形变和断裂能力的衡量指标，如强度、塑性、韧度（脆性）、硬度等（见金属力学性能测试技术）。

金属的力学性能是零件或结构件设计的依据，也是选择、评价材料和制订工艺规程的重要参量；在金属研究上，它们是合金成分设计、显微组织结构控制所要达到的目标之一，也是反映金属内部组织结构变化的重要表征参量。

金属力学性能随受载方式、应力状态、温度及接触介质的不同而异。

受载方式可以是静载荷冲击载荷循环载荷等。

应力状态可以是拉、压、剪、弯、扭及它们的复合，以及集中应力和多轴应力等。

温度可以是室温、低温与高温。

接触介质可以是空气、其他气体、水、盐水或腐蚀介质。

在不同使用条件下，材料具有不同的力学行为和失效现象，因而必须有相应的力学性能指标表征。

下面便是描述金属材料力学性能的表征参量，对其中已设专条的，在本条中就从略了。

强度金属抵抗永久变形和断裂的能力的总称。

以光滑拉伸试样为例，在渐增载荷作用下，材料的典型拉伸应力－应变曲线如图1[金属材料的典型拉伸应力-应变曲线]所示。

反映金属材料强度的性能指标有如下几项。

比例极限（）开始加载时，应力与应变呈直线关系，比例极限则是代表金属应力与应变成正比关系（即遵守胡克定律）的最大应力。

生产中有许多在弹性状态下工作的零件，要求应力与应变间有严格的线性关系，如炮筒和测定载荷、位移的传感器中的弹性元件等，就要根据比例极限来设计。

但是,不偏离应力-应变线性关系的最大应力是随测量仪器的精度而变化的，采用不同的测试方法，对同一材料可以得出不同的值。

因此，在工程上就采用了条件规定的方法，中国的国家标准规定，当载荷和伸长之间的线性关系发生偏离时，若该点的切线与载荷轴间夹角的正切值已较其弹性直线部分之值增加50％，则该点所对应的应力便称为“规定比例极限”。