第一章金属材料的机械性能 材料能源与信息是现代技术的三大支柱。金属材料,特别是钢铁,在机械制造工业中很 到了广泛的应用。这是因为它具有制造机器所需要的物理、化学和机械性能,并且可以用不同 的工艺方法,如铸造锻压、焊接和切削加工等方法制成所需要的机械零件,即具有良好的工艺 性能。本章主要介绍金属材料的机被性能。 金属材料的机械性能是在外力作用下,所表现出来的特性,主要有强度、刚度、塑性、硬度、 冲击韧性、疲劳强度、断裂韧性等 第一节强度和刚度 在外力作用下,材料抵抗变形和断裂的能力称为强度。为了测定金属材料的强度,广泛采 用拉伸试验的方法。试验时,首先将材料制成图1-1所示的标准拉力试棒,把它夹持在拉伸试 验机的夹头上,然后逐渐增加拉力,直至试棒被拉断为止。在拉伸过程中,试验机自动记录了 拉力和伸长量,并绘出它们之间的关系曲线,称为拉伸曲线。图1-2为低碳钢的拉伸曲线。图 图1-1拉力试棒 图1-2低碳钢的拉伸图 中0段,即外力不超过F时,试棒只产生弹性变形,当外力去除后,试棒就恢复到原来长度 当外力超过F时,试棒除发生弹性变形外,还发生塑性变形,外力去除后,试棒不能恢复到原 有长度。如继续增大外力,超过S点时,拉伸曲线上就出现了近似水平的线段,此时试棒所受外 力虽不再增加,但变形却继续增加,这种现象称为屈服”,点称为服点。屈服后试棒开始产 生明显的塑性变形。当外力继续增加至b点时,试棒截面出现局部变细的“缩颈”现象。因为 截面变小,继续变形所需的外力也就减少,外力达到F,时,试棒在缩颈处被拉断 为了进行比较,强度指标通常以应力形式表示。当材料受外力而未截坏时,其内部产生与 外力相平衡的抵抗力,单位截面上的抵抗力称为应力,即应力(a)=拉力(F)/原始截面积