《工程材料与金属热加工》 课件 项目1--4 金属材料的性能 ---钢的热处理.pptx

普通高等院校机械类“十三五”规划教材工程材料及热处理

工程材料与

金属热加工

主编王斌武魏真

副主编韩兴国陈进武毕明华

主讲：

文看大季出版杜

项目1金属材料的性能

学习目标与技能要求

1.掌握金属材料的力学性能主要都有哪些性能指标

及其含义与测试方法；

2.熟悉金属材料的工艺性能；

3.了解金属材料的物理性能、化学性能。

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项目1金属材料的性能

材料的性能通常包括使用性能和工艺性能。

使用性能是指材料在特定的条件下，能保证安全可靠工作

所必需的性能，如力学性能、物理性能和化学性能等；

工艺性能是指材料在加工过程中所反映出来的性能，如铸

造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理性能

等。

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材料的力学性能

金属材料的力学性能是指材料在各种载荷作用下，抵抗

变形和断裂的能力，金属材料的力学性能主要有强度、塑

性、硬度、韧性、疲劳强度等。力学性能不仅是机械零件

设计、选材、验收、鉴定的主要依据，还是对产品加工过

程实行质量控制的重要参数。

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材料的弹性、刚度、强度及塑性一般是通过金

属拉伸试验来测定的。它是在标准试样的两端缓

慢施加拉伸载荷，试样的工作部分受轴向拉力作

用产生变形，随着拉力的增大，变形也相应增加

,直至断裂。拉伸试样如图1-1所示，根据国家标图1-1拉伸试样

准GB/T228.1—2010,拉伸试样通常有lo=10d₀(

长试样)和l₀=5d₀(短试样)两种。通常以应

力R(试样单位横截面上的拉力)与应变e(试

样单位长度的伸长量)为坐标绘出应力—应变曲

线(R—e曲线)。如图1-2所示为低碳钢的应力—

应变曲线,低碳钢试样在拉伸过程中，可分为弹

性变形、塑性变形和断裂三个阶段。

图1-2低碳钢的应力—应变曲线5

1.1.1弹性和刚度

弹性

在低碳钢的应力—应变曲线上，Oe

段为弹性阶段，若在此阶段卸去载荷

,则试样伸长量消失，试样恢复原状

。材料的这种不产生永久残余变形的

能力称为弹性。e点对应的应力值称为

弹性极限，用符号Rp表示。

图1-2低碳钢的应力一应变曲线

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弹性变形示意低碳钢的应力—应变曲线示意

刚度

材料在弹性范围内应力与应变的比值称为弹性模量，也

就是应力一应变曲线中Oe直线的斜率，用符号E表示，即

(MPa)

弹性模量E反映了材料抵抗弹性变形的能力，又称为刚度。E值主要

取决于材料内部原子间的作用力，如晶体材料的晶格类型、原子间距

等，某些处理方法(如热处理、冷热加工、合金化等)对它影响很小。

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1.1.2强度

强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。根据外力的作用

方式，有多种强度指标，如抗拉强度、抗弯强度和抗剪强度等。当材料承受

拉力时，强度性能指标主要是屈服强度和抗拉强度。

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屈服强度

在低碳钢的应力一应变曲线上，e~s段试样所承受的