材料的力學性能
材料的力學性能是材料在受外力作用時表現出的性能。
彈性
材料在外力作用下不產生永久變形的能力。
彈性極限
其中,為彈性極限載荷,單位為;為試樣原始橫截面積,單位為。
剛度
材料在外力作用下抵抗彈性變形的能力。
根據Hooke's law:
其中,為彈性模量,單位為,表徵剛度。
強度
材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。
屈服強度
材料抵抗塑性變形的能力。
其中,為試樣屈服時的載荷,單位為。
條件屈服強度
沒有明顯塑性變形的塑性材料,以產生永久變形時的應力值為其屈服強度,稱條件屈服強度。
其中,為試樣產生殘餘塑性變形時的載荷,單位為。
抗拉強度
材料在拉伸力作用下抵抗被拉斷的能力,為材料斷裂前所能承受的最大應力。
其中,為試樣斷裂前的最大載荷,單位為。
![](https://www.eigenplus.com/wp-content/uploads/2022/05/stress_strain-2.png)
A點為比例極限,對應
B點為彈性極限,對應
C點為上屈服點
D點為下屈服點,對應抗拉強度
E點為應變硬化的開始點
F點為極限應力點,對應抗拉強度
G點為斷裂點,對應
硬度
材料抵抗局部形變的能力,也就是抵抗其他硬物體嵌入其表面的能力。
通常,材料的強度越高,硬度也越高。
布氏硬度 HB(Brinell-hardness)
使用特定載荷,將直徑為的淬火鋼球或硬質合金球压入被測材料表面,保持一段時間後去除載荷,依据壓痕面積來確定硬度值。
通常適用於測試較軟的材料如退火、正火、調質鋼、鑄鐵及有色金属等。
![](https://www.zwickroell.com/zrmedia/_processed_/3/d/csm_CTA56725_TVM1065302_00a831752d.png)
維氏硬度 HV(Vickers-Hardness)
使用頂角為的金剛石錐頭,在載荷F()作用下,材料表面產生一個四方錐形壓痕,測量壓痕對角線長度(),並計算壓痕面積 (),以的數值表達硬度值。
尤其適合測試極薄層硬度,如金屬鍍層、薄片金屬、滲碳或氮化零件表面硬度等。
![](https://www.zwickroell.com/zrmedia/_processed_/d/c/csm_CTA56723_TVM1065297_c0062c3111.png)
洛氏硬度 HR(Rockwell-Hardness)
使用錐度為的金剛石或鋼製標準壓頭,以規定壓力压入被測材料表面,根據壓痕深度決定硬度值。
常見於測試較硬的材料,如淬火鋼、調質鋼。
![](https://www.zwickroell.com/fileadmin/_processed_/e/b/csm_Rockwell_Functional_Principle_ac05ddfa2b.jpg)
塑性
材料在受力情形下,產生永久形變且不會破裂的能力。
斷面縮小率
A1和A0為試樣斷裂處和原始橫截面積,單位為。
伸長率(延伸率)
L1和L0為試樣斷裂後和原始標距長度,單位為。
韧性
材料在破裂時所需能量的衡量。
冲擊韌性
材料在衝擊載荷作用下抵抗毀壞的能力。當試樣衝斷時,所耗費的衝擊功,單位為:
衝擊韌性值是缺口處單位截面積上的衝擊功,用於表示材料衝擊韌性的大小,單位為:
通常塑性好的材料,韌性也較高。
物質的強度、硬度與塑性、韌性的關聯:
通常,材料的強度越高,則硬度越大。
通常,材料的塑性越好,則韌性越好。
通常,材料的強度和硬度提高,則塑性和韌性下降。
疲勞強度
疲勞
材料在交變載荷作用下,在其屈服強度之下就會發生斷裂的現象。
疲勞強度
材料在規定次數的交變載荷作用下而不致斷裂的最大應力,用 表示,常稱為疲勞極限。
鋼鐵材料的大約為其屈服強度的一半,而非金屬材料的通常遠低於金屬。
規定次數:
鋼鐵材料:
有色金屬及其合金: