1、材料力學(xué)性能材料力學(xué)性能材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能力學(xué)性能也稱機(jī)械性能力學(xué)性能也稱機(jī)械性能(Mechanical property)，是材料抵抗外力作用引，是材料抵抗外力作用引起的變形起的變形(Deformation)和斷裂和斷裂(Fracture)的能力。的能力。包括：強(qiáng)度包括：強(qiáng)度(Strength)、硬度、硬度(Hardness)、塑性、塑性(Ductility)、韌性、韌性(Toughness)、耐磨性、耐磨性(Wear resistance)等。等。力學(xué)性能影響因素：力學(xué)性能影響因素：內(nèi)因內(nèi)因材料的成分、顯微組織、應(yīng)力狀況；材料的成分、顯微組織、應(yīng)力狀況；外因外因載荷大小種類、加載

2、速率、環(huán)境溫度、介質(zhì)。載荷大小種類、加載速率、環(huán)境溫度、介質(zhì)。載荷靜載荷：靜拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)動(dòng)載荷周期變動(dòng)載荷：如交變載荷，大小方向均作周期性變動(dòng)隨機(jī)變動(dòng)載荷幾類典型載荷幾類典型載荷應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)力、應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)力 材料受外加載荷作用時(shí)單位材料受外加載荷作用時(shí)單位面積的內(nèi)力，單位：面積的內(nèi)力，單位：MPa= P/F0應(yīng)變應(yīng)變 、 材料單位長度（或面積）材料單位長度（或面積）上的伸長或收縮，單位：無上的伸長或收縮，單位：無 =（l-l0）/l0， = （F0-F）/F0lFF0l0PP材料靜拉伸試驗(yàn)材料靜拉伸試驗(yàn)靜拉伸應(yīng)力靜拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線bKse /MPaeKE塑性材料拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲

3、線塑性材料在靜拉伸載荷作用下從開塑性材料在靜拉伸載荷作用下從開始變形到斷裂可分為三個(gè)階段：始變形到斷裂可分為三個(gè)階段： 彈性變形階段彈性變形階段 塑性變形階段（塑性變形階段（加工硬化加工硬化） 斷裂斷裂彈性變形彈性變形性能指標(biāo)：彈性模量反應(yīng)材料抵抗彈性變形的能力正變彈性模量：E=tg=/ （虎克定理）彈性極限e材料由彈性變形階段過渡到塑性變形時(shí)的應(yīng)力，一般規(guī)定以產(chǎn)生一定殘余伸長（如0.01%）時(shí)的應(yīng)力為彈性極限，記為0.01彈性e可以回復(fù)的最大變形量彈性比功e材料吸收彈性變形功的能力彈性變形彈性變形材料在載荷作用下發(fā)生的可以材料在載荷作用下發(fā)生的可以完全回復(fù)完全回復(fù)的變形的變形實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)反應(yīng)原子

4、間作用力大小反應(yīng)原子間作用力大小 /MPaeeEeeee2212金屬材料彈性變形特點(diǎn)金屬材料彈性變形特點(diǎn) 變形可完全回復(fù)變形可完全回復(fù) 變形量小變形量小彈性變形原子水平解釋彈性變形原子水平解釋彈性模量影響因素彈性模量影響因素彈性模量是組織不敏感參量，主要取彈性模量是組織不敏感參量，主要取決于原子本性與晶格類型。決于原子本性與晶格類型。原子間作用力越大，彈性模量越大；原子間作用力越大，彈性模量越大；因此，熔點(diǎn)越高，彈性模量越大因此，熔點(diǎn)越高，彈性模量越大原子間距增大，彈性模量減小。原子間距增大，彈性模量減小。因此，溫度升高，彈性模量減小因此，溫度升高，彈性模量減小彈性模量與熔點(diǎn)的關(guān)系塑性變形塑性

5、變形塑性變形塑性變形材料發(fā)生的不可材料發(fā)生的不可逆變形。逆變形。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 應(yīng)力應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系非線形；應(yīng)變關(guān)系非線形； 變形不可逆；變形不可逆； 通過原子價(jià)鍵的斷開、重排實(shí)通過原子價(jià)鍵的斷開、重排實(shí)現(xiàn)（晶體材料中，通過現(xiàn)（晶體材料中，通過滑移滑移和和孿生孿生的方式實(shí)現(xiàn)）的方式實(shí)現(xiàn)）切變強(qiáng)度切變強(qiáng)度理論值和實(shí)際值的巨大差異理論值和實(shí)際值的巨大差異理論切變強(qiáng)度：理論切變強(qiáng)度：G/30實(shí)際純金屬單晶最大切變強(qiáng)度：實(shí)際純金屬單晶最大切變強(qiáng)度：G/100，000G/10，000Why?滑移滑移滑移是指晶體的一部分滑移是指晶體的一部分沿一定的晶面和晶向相沿一定的晶面和晶向相對(duì)于另一部分發(fā)生滑動(dòng)對(duì)于另一部

6、分發(fā)生滑動(dòng)位移的現(xiàn)象位移的現(xiàn)象。 滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。產(chǎn)生滑移滑移只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生。產(chǎn)生滑移的最小切應(yīng)力稱的最小切應(yīng)力稱臨界切應(yīng)力臨界切應(yīng)力。 滑移常沿晶體中滑移常沿晶體中原子密度最大的晶面和晶向原子密度最大的晶面和晶向發(fā)生，這是因?yàn)樵用芏茸畲蟮木婧途蛑g間發(fā)生，這是因?yàn)樵用芏茸畲蟮木婧途蛑g間距最大，結(jié)合力最弱，產(chǎn)生滑移所需切應(yīng)力最小。距最大，結(jié)合力最弱，產(chǎn)生滑移所需切應(yīng)力最小。 滑移時(shí)，晶體兩部分的相對(duì)位移量是原子間滑移時(shí)，晶體兩部分的相對(duì)位移量是原子間距的整數(shù)倍。滑移的結(jié)果在晶體表面形成臺(tái)階，稱距的整數(shù)倍?；频慕Y(jié)果在晶體表面形成臺(tái)階，稱滑移線滑移線，若干條

7、滑移線組成一個(gè)滑移帶。，若干條滑移線組成一個(gè)滑移帶。 滑移的同時(shí)伴隨著滑移的同時(shí)伴隨著晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)晶體的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)有兩種：。轉(zhuǎn)動(dòng)有兩種：一種是滑移面向外力軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一種是在滑移一種是滑移面向外力軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，另一種是在滑移面上滑移方向向最大切應(yīng)力方向轉(zhuǎn)動(dòng)。面上滑移方向向最大切應(yīng)力方向轉(zhuǎn)動(dòng)。（5）滑移是通過）滑移是通過滑移面上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)滑移面上位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。來實(shí)現(xiàn)的。 滑移的特點(diǎn)滑移的特點(diǎn)滑移系滑移系常見晶體結(jié)構(gòu)的滑移面是原子最密排面，滑移方向是原子最密常見晶體結(jié)構(gòu)的滑移面是原子最密排面，滑移方向是原子最密排方向。一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移系。排方向。一個(gè)滑移面和其上的一個(gè)

8、滑移方向構(gòu)成一個(gè)滑移系。 晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)體心立方體心立方面心立方面心立方密排六方密排六方滑移系滑移系滑移面滑移面（110）（111）（001）滑移方向滑移方向111110001滑移系數(shù)量滑移系數(shù)量12123產(chǎn)生滑移的力學(xué)條件產(chǎn)生滑移的力學(xué)條件coscoscos/cosAFAFcoscossccoscos假設(shè)滑移面法向與外力假設(shè)滑移面法向與外力F的方向夾角為的方向夾角為 ，滑移方向與外力，滑移方向與外力F的方向夾角為的方向夾角為 ，那么，作用在滑移方向上的分切應(yīng)力，那么，作用在滑移方向上的分切應(yīng)力 為，為，只有當(dāng)只有當(dāng) 達(dá)到某一臨界值達(dá)到某一臨界值 c時(shí)，滑移才能開始，此時(shí)宏觀上時(shí)，滑移才能開

9、始，此時(shí)宏觀上材料開始屈服，材料開始屈服，F(xiàn)/A等于等于 s，因此，因此， c稱為晶體的臨界分切應(yīng)力，其數(shù)值取決于材料的本性、溫稱為晶體的臨界分切應(yīng)力，其數(shù)值取決于材料的本性、溫度和加載速率。度和加載速率。 稱為取向因子。取向因子大，容易滿足條稱為取向因子。取向因子大，容易滿足條件件 c，滑移容易產(chǎn)生，因此該滑移方向稱為，滑移容易產(chǎn)生，因此該滑移方向稱為軟取向軟取向；相；相反，取向因子小的滑移方向稱為反，取向因子小的滑移方向稱為硬取向硬取向。 單晶臨界分切應(yīng)力單晶臨界分切應(yīng)力位錯(cuò)線的觀察位錯(cuò)線的觀察經(jīng)綴飾的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)隨塑性變形的進(jìn)行，不斷產(chǎn)生新位錯(cuò)，位錯(cuò)密度增加，互相纏結(jié)，隨塑性變形的進(jìn)行，不斷

10、產(chǎn)生新位錯(cuò)，位錯(cuò)密度增加，互相纏結(jié)，使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越來越困難。使位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)越來越困難。孿生孿生 材料滑移系少或環(huán)境溫度低，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)不容易進(jìn)行時(shí)，也可在切應(yīng)力作用下以孿生方式材料滑移系少或環(huán)境溫度低，位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)不容易進(jìn)行時(shí)，也可在切應(yīng)力作用下以孿生方式實(shí)現(xiàn)塑性變形。實(shí)現(xiàn)塑性變形。 孿生變形沿特定晶面（孿生面）和特定晶向（孿生方向）進(jìn)行。發(fā)生切變的部分稱為孿孿生變形沿特定晶面（孿生面）和特定晶向（孿生方向）進(jìn)行。發(fā)生切變的部分稱為孿生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面，孿生的結(jié)果使孿生面兩側(cè)的晶體呈鏡面對(duì)稱。生帶或?qū)\晶，沿其發(fā)生孿生的晶面稱孿生面，孿生的結(jié)果使孿生面兩側(cè)的晶體呈鏡面對(duì)稱。 與滑移不同，孿

11、生使晶格位向發(fā)生改變；所需切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快，接與滑移不同，孿生使晶格位向發(fā)生改變；所需切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快，接近于聲速；孿生時(shí)相鄰原子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距。近于聲速；孿生時(shí)相鄰原子面的相對(duì)位移量小于一個(gè)原子間距。 多晶體塑性變形特點(diǎn)多晶體塑性變形特點(diǎn) 多晶材料在大于屈服應(yīng)力的載荷作用多晶材料在大于屈服應(yīng)力的載荷作用下，不同取向晶粒變形協(xié)調(diào)進(jìn)行：軟取向下，不同取向晶粒變形協(xié)調(diào)進(jìn)行：軟取向晶粒較早達(dá)到臨界分切應(yīng)力，首先變形；晶粒較早達(dá)到臨界分切應(yīng)力，首先變形；硬取向晶粒變形啟動(dòng)較晚。較早變形的晶硬取向晶粒變形啟動(dòng)較晚。較早變形的晶粒受周圍較晚變形晶粒的約束。粒

12、受周圍較晚變形晶粒的約束。 在塑性變形過程中，由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，在塑性變形過程中，由于晶粒的轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)變形達(dá)到一定程度（當(dāng)變形達(dá)到一定程度（70%以上）時(shí)，會(huì)以上）時(shí)，會(huì)使絕大部分晶粒的某一位向與外力方向趨使絕大部分晶粒的某一位向與外力方向趨于一致，這種現(xiàn)象稱為于一致，這種現(xiàn)象稱為形變織構(gòu)形變織構(gòu)(texture)或或擇優(yōu)取向擇優(yōu)取向（preferred orientation）。）。冷變形纖維組織冷變形纖維組織冷變形纖維組織使材料性能產(chǎn)生各向異性冷變形纖維組織使材料性能產(chǎn)生各向異性加工硬化加工硬化 材料經(jīng)塑性變形后晶粒拉長，晶格變形，形成亞結(jié)構(gòu)；材料經(jīng)塑性變形后晶粒拉長，晶格變形，形成亞結(jié)構(gòu)；位

13、錯(cuò)增殖纏結(jié)；產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。這些都阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，使位錯(cuò)增殖纏結(jié)；產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。這些都阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，使材料的強(qiáng)度增加、塑性降低。這種現(xiàn)象稱材料的強(qiáng)度增加、塑性降低。這種現(xiàn)象稱加工硬化加工硬化，又稱，又稱形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化。 一般多晶體金屬在一般多晶體金屬在拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線上均勻塑性上均勻塑性變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變之間符合變形階段，應(yīng)力與應(yīng)變之間符合Hollomon關(guān)系式，關(guān)系式，其中，其中，S為真應(yīng)力，為真應(yīng)力，e為真應(yīng)變，為真應(yīng)變，K為常數(shù)，為常數(shù)，n形變強(qiáng)化形變強(qiáng)化指數(shù)。指數(shù)。nKeS 材料Al-FeCu18-8不銹鋼n0.15 0.2 0.30 0.45一些一些金屬材料的形變強(qiáng)化

14、指數(shù)金屬材料的形變強(qiáng)化指數(shù))1 (/0FFPS)1ln(ln00llldldeell金屬壓力加工金屬壓力加工金屬的再結(jié)晶金屬的再結(jié)晶再結(jié)晶過程通過兩個(gè)階段完成：再結(jié)晶過程通過兩個(gè)階段完成：1) 回復(fù)回復(fù)位錯(cuò)減少形成亞晶粒，內(nèi)應(yīng)力位錯(cuò)減少形成亞晶粒，內(nèi)應(yīng)力消失，但保持加工硬化效果；消失，但保持加工硬化效果；T回回（0.250.30）T熔熔2) 再結(jié)晶再結(jié)晶形成等軸晶粒，強(qiáng)度降低、形成等軸晶粒，強(qiáng)度降低、塑性提高，加工硬化現(xiàn)象消除。塑性提高，加工硬化現(xiàn)象消除。T再再0.40T熔熔再結(jié)晶過程實(shí)驗(yàn)觀察再結(jié)晶過程實(shí)驗(yàn)觀察加熱前加熱前 625加熱（不完全再結(jié)晶）加熱（不完全再結(jié)晶） 670加熱（完全再結(jié)晶

15、）加熱（完全再結(jié)晶） 750加熱（晶粒長大）加熱（晶粒長大） 經(jīng)經(jīng)70%塑性變形工業(yè)純塑性變形工業(yè)純鐵加熱時(shí)的組織變化鐵加熱時(shí)的組織變化 400 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力材料開始產(chǎn)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力條件條件屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s：產(chǎn)：產(chǎn)生生0.2%殘余變形時(shí)殘余變形時(shí)的應(yīng)力值的應(yīng)力值屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度低碳鋼的拉伸應(yīng)力低碳鋼的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線以下屈服點(diǎn)的屈服應(yīng)力為屈服強(qiáng)度以下屈服點(diǎn)的屈服應(yīng)力為屈服強(qiáng)度s抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（強(qiáng)度極限，（強(qiáng)度極限，UTS） b試樣斷裂前承受的最試樣斷裂前承受的最大

16、應(yīng)力大應(yīng)力斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度 K試樣斷裂時(shí)試樣斷裂時(shí)的應(yīng)力的應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)總結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)總結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)：強(qiáng)度指標(biāo)： s、 b （UTS） 、 K凡是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素都提高材料的強(qiáng)度！凡是阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的因素都提高材料的強(qiáng)度！塑性塑性塑性指標(biāo)：塑性指標(biāo)：延伸率延伸率 K試樣拉斷后標(biāo)距長試樣拉斷后標(biāo)距長度的相對(duì)伸長量度的相對(duì)伸長量斷面收縮率斷面收縮率 K試樣拉斷后標(biāo)試樣拉斷后標(biāo)距部分截面的相對(duì)收縮值距部分截面的相對(duì)收縮值%10000lllfK%10000AAAfK一般規(guī)定延伸率小于一般規(guī)定延伸率小于5%為脆性材料，大于為脆性材料，大于5%為塑性材料。為塑性材料。一些金屬材料的力學(xué)性能一些金屬材料的力學(xué)性能

17、韌性韌性表征材料斷裂前吸收能量的能表征材料斷裂前吸收能量的能力，可用拉伸應(yīng)力力，可用拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線應(yīng)變曲線與與x軸包圍的面積來表征。軸包圍的面積來表征。單位：單位：J/m3斷裂斷裂斷裂是材料中裂紋形核和擴(kuò)展的過程斷裂是材料中裂紋形核和擴(kuò)展的過程韌性斷裂韌性斷裂斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形，斷裂前吸收大量能量斷裂前產(chǎn)生明顯宏觀塑性變形，斷裂前吸收大量能量脆性斷裂脆性斷裂斷裂前無明顯宏觀塑性變形，斷裂前幾乎不吸收能量斷裂前無明顯宏觀塑性變形，斷裂前幾乎不吸收能量圓柱形靜拉伸試樣韌性斷裂形貌（杯錐狀斷口）圓柱形靜拉伸試樣脆性斷裂形貌（平直斷口）杯錐狀斷口形成示意圖杯錐狀斷口形成示意圖a)頸縮導(dǎo)致三

18、向應(yīng)力頸縮導(dǎo)致三向應(yīng)力b)微孔形核微孔形核c)微孔長大微孔長大d)微孔連接成鋸齒狀微孔連接成鋸齒狀e)邊緣剪切斷裂邊緣剪切斷裂微孔聚集型斷裂微孔聚集型斷裂等軸韌窩拉長韌窩韌窩底部的顆粒韌窩底部的顆粒表明微孔往往在表明微孔往往在硬質(zhì)點(diǎn)處形核。硬質(zhì)點(diǎn)處形核。韌、脆性斷口微觀形貌韌、脆性斷口微觀形貌塑性斷裂脆性斷裂穿晶斷裂與沿晶斷裂穿晶斷裂與沿晶斷裂穿晶斷裂可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂（低穿晶斷裂可以是韌性斷裂，也可以是脆性斷裂（低溫下）；沿晶斷裂多數(shù)是脆性斷裂。溫下）；沿晶斷裂多數(shù)是脆性斷裂。冰糖狀斷口沿晶斷裂（脆性）放射狀斷口穿晶斷裂（脆性）微孔型斷口穿晶斷裂（韌性）解理斷裂解理斷裂沿特定界

19、面發(fā)生的脆性穿晶斷裂沿特定界面發(fā)生的脆性穿晶斷裂疲勞斷裂疲勞斷裂材料的疲勞材料的疲勞材料在周期性交變載荷作材料在周期性交變載荷作用下，產(chǎn)生低應(yīng)力（一般最大應(yīng)力小于屈用下，產(chǎn)生低應(yīng)力（一般最大應(yīng)力小于屈服強(qiáng)度）脆斷。服強(qiáng)度）脆斷。疲勞斷裂是個(gè)損傷累積的過程疲勞斷裂是個(gè)損傷累積的過程ttsin0-1循環(huán)周次N疲勞曲線疲勞斷口觀察疲勞斷口觀察TEM微觀形貌（疲勞輝紋），顯示疲勞斷口光亮區(qū)裂紋緩慢擴(kuò)展過程SEM宏觀形貌，顯示疲勞斷裂過程：疲勞裂紋首先在表面形核，而后慢慢擴(kuò)展形成一光亮區(qū)，最后因承受載荷面積減少而快速擴(kuò)展。疲勞斷裂實(shí)例疲勞斷裂實(shí)例硬度硬度硬度硬度衡量材料軟硬程度的性能指標(biāo)衡量材料軟硬程度

20、的性能指標(biāo)，分壓入法和刻劃法兩類壓入法硬度表征材料彈性、微量塑性變形抗力及形變強(qiáng)化能力等，常用的有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）和維氏硬度（HV）。三種硬度的壓頭材料及幾何形狀淬火鋼球金剛石四棱錐A、C金剛石圓錐B淬火鋼球數(shù)值002. 01891. 0)(204. 0222ekHRdPHVdDDDPFPHBP載荷，F(xiàn)壓痕面積e壓痕深度殘余量k常數(shù)，0.2 mmHRB=HR+30布氏硬度計(jì)布氏硬度計(jì) 布氏硬度布氏硬度)(204. 022dDDDPFPHB 當(dāng)壓頭為鋼球時(shí)當(dāng)壓頭為鋼球時(shí),布氏硬度用符號(hào)布氏硬度用符號(hào)HBS表示，適用于布氏硬度值在表示，適用于布氏硬度值在450以

21、下的材料。壓頭以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金時(shí)用符號(hào)為硬質(zhì)合金時(shí)用符號(hào)HBW表示，適用于布氏硬度在表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。以下的材料。 布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是測量誤差小、數(shù)據(jù)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是壓痕大，不能用于太薄件或成品件。布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)是測量誤差小、數(shù)據(jù)穩(wěn)定；缺點(diǎn)是壓痕大，不能用于太薄件或成品件。最常用的鋼球壓頭適于測定退火鋼、正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。最常用的鋼球壓頭適于測定退火鋼、正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼、鑄鐵及有色金屬的硬度。 洛氏硬度洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度洛氏硬度計(jì)計(jì)定義：每定義：每0.002mm相當(dāng)于相當(dāng)于洛氏洛氏1度度洛氏硬度常用標(biāo)尺有：

22、洛氏硬度常用標(biāo)尺有：B、C、A三種三種 HRB 輕金屬，未淬火鋼輕金屬，未淬火鋼 HRC 較硬，淬硬鋼制品較硬，淬硬鋼制品 HRA 硬、薄試件硬、薄試件002. 0ekHRe壓痕深度殘余量k常數(shù)，0.2 mm洛氏硬度的符號(hào)、試驗(yàn)條件及應(yīng)用洛氏硬度的符號(hào)、試驗(yàn)條件及應(yīng)用 硬度硬度符號(hào)符號(hào)壓頭類型壓頭類型初載荷初載荷P0/N主載荷主載荷P1/NK硬度范圍硬度范圍應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例HRA金剛石圓錐金剛石圓錐98.07490.31002088碳化物、硬質(zhì)合碳化物、硬質(zhì)合金、表面淬火鋼金、表面淬火鋼等等HRB1.588mm鋼球鋼球98.07882.613020100軟鋼、退火鋼、軟鋼、退火鋼、銅合金等銅合

23、金等HRC金剛石圓錐金剛石圓錐98.0713731002070淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等等維氏硬度維氏硬度維氏硬度的壓力一般可選維氏硬度的壓力一般可選5，10，20，30，50，100，120kg等，小于等，小于10kg的壓力可的壓力可以測定顯微組織硬度。以測定顯微組織硬度。適用范圍適用范圍: 測量薄板類測量薄板類 HVHBS 硬度測試儀器硬度測試儀器HRc宏觀Hv顯微Hv硬度測試舉例硬度測試舉例維氏硬度努氏硬度硬度和抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系硬度和抗拉強(qiáng)度之間的關(guān)系對(duì)鋼材，對(duì)鋼材，HBb45. 3硬度測試的優(yōu)點(diǎn)：硬度測試的優(yōu)點(diǎn)： 制樣簡單，設(shè)備便宜；制樣簡單，設(shè)備便宜； 基本上是非破壞性；基本上

24、是非破壞性； 可大致預(yù)測其它一些力學(xué)性能?？纱笾骂A(yù)測其它一些力學(xué)性能。沖擊韌性沖擊韌性沖擊韌性沖擊韌性表征材料抵抗沖擊載荷的能力。表征材料抵抗沖擊載荷的能力。指標(biāo)：沖擊韌性（沖擊值）KU（ KV ）AhhmgKVKU)()(J/cm2沖擊試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試樣：U型缺口（梅氏試樣）V型缺口（夏氏試樣）KU（ KV ）值越大，表明材料斷裂前吸收的能量越大，即材料變形和斷裂消耗的功越多，材料韌性越好。韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度當(dāng)溫度低于一臨界值當(dāng)溫度低于一臨界值TK時(shí)，一些材料的時(shí)，一些材料的斷裂由韌性變?yōu)榇嘈?，沖擊值下降。這斷裂由韌性變?yōu)榇嘈?，沖擊值下降。這種現(xiàn)象稱材料的低溫脆性。種現(xiàn)象稱材料的低溫脆性。T

25、K為材料的為材料的韌脆轉(zhuǎn)變溫度韌脆轉(zhuǎn)變溫度。TK可用系列沖擊試驗(yàn)確定。低溫下服役的機(jī)件或構(gòu)件，選用的材料應(yīng)該具有一定的韌性溫度儲(chǔ)備： =T0-TKT0為使用溫度。 取20-60 C。斷裂韌性斷裂韌性一些材料在工作應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度的條件下也會(huì)發(fā)生脆性斷裂（低應(yīng)力脆一些材料在工作應(yīng)力低于屈服強(qiáng)度的條件下也會(huì)發(fā)生脆性斷裂（低應(yīng)力脆斷。其原因是材料內(nèi)部存在宏觀裂紋。斷。其原因是材料內(nèi)部存在宏觀裂紋。在斷裂力學(xué)基礎(chǔ)上建立起來的材料抵抗裂紋擴(kuò)展的韌性性能叫斷裂韌性。張開型(I型)裂紋滑開型(II型)裂紋撕開型(III型)裂紋裂紋擴(kuò)展的三種基本形式對(duì)于一個(gè)有裂紋的試樣，在拉伸載荷作用下，Y值是一定的，當(dāng)外力

26、逐漸增大，或裂紋長度逐漸擴(kuò)展時(shí)，應(yīng)力場強(qiáng)度因子也不斷增大，當(dāng)應(yīng)力場強(qiáng)度因子KI增大到某一值時(shí):就可使裂紋前沿某一區(qū)域的內(nèi)應(yīng)力大到足以使材料產(chǎn)生分離，從而導(dǎo)致裂紋突然失穩(wěn)擴(kuò)展，即發(fā)生脆斷應(yīng)力場強(qiáng)度因子應(yīng)力場強(qiáng)度因子的臨界值，稱為材料的斷裂韌性，用的臨界值，稱為材料的斷裂韌性，用KIC表示，它表表示，它表明了材料有裂紋存在時(shí)抵抗脆性斷裂的能力明了材料有裂紋存在時(shí)抵抗脆性斷裂的能力y =KI =/2a斷裂韌性斷裂韌性KIC斷裂韌性斷裂韌性KICuKIKIC時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生脆斷時(shí)，裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，發(fā)生脆斷uKIKIC時(shí)，裂紋處于臨界狀態(tài)時(shí)，裂紋處于臨界狀態(tài)uKIKIC時(shí)，裂紋擴(kuò)展很慢或不擴(kuò)展，不發(fā)

27、生脆斷時(shí)，裂紋擴(kuò)展很慢或不擴(kuò)展，不發(fā)生脆斷KIC可通過實(shí)驗(yàn)測得，它是評(píng)價(jià)阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的可通過實(shí)驗(yàn)測得，它是評(píng)價(jià)阻止裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展能力的力學(xué)性能指標(biāo)。力學(xué)性能指標(biāo)。是材料的一種固有特性，與裂紋本身的大小、形狀、外是材料的一種固有特性，與裂紋本身的大小、形狀、外加應(yīng)力等無關(guān)，而與材料本身的成分、熱處理及加工工加應(yīng)力等無關(guān)，而與材料本身的成分、熱處理及加工工藝有關(guān)。藝有關(guān)。斷裂斷裂K判據(jù)判據(jù)材料強(qiáng)化技術(shù)材料強(qiáng)化技術(shù)金屬材料強(qiáng)化技術(shù)金屬材料強(qiáng)化技術(shù)基本原理：阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)基本原理：阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)形變強(qiáng)化：位錯(cuò)增殖、纏結(jié)形變強(qiáng)化：位錯(cuò)增殖、纏結(jié)細(xì)晶強(qiáng)化：晶界對(duì)位錯(cuò)的阻礙作用細(xì)晶強(qiáng)化：晶界對(duì)位錯(cuò)的阻礙作

28、用固溶強(qiáng)化：晶體點(diǎn)陣畸變形成的彈性應(yīng)力場阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)固溶強(qiáng)化：晶體點(diǎn)陣畸變形成的彈性應(yīng)力場阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)彌散強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）：第二相顆粒阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)彌散強(qiáng)化（時(shí)效強(qiáng)化）：第二相顆粒阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)相變強(qiáng)化：不同組織有不同的性能（金屬材料熱處理）相變強(qiáng)化：不同組織有不同的性能（金屬材料熱處理）金屬材料表面強(qiáng)化技術(shù)：表面淬火、表面化學(xué)熱處理、表面合金化等。金屬材料表面強(qiáng)化技術(shù)：表面淬火、表面化學(xué)熱處理、表面合金化等。材料的磨損性能材料的磨損性能材料的三大失效形式：斷裂、腐蝕和磨損材料的三大失效形式：斷裂、腐蝕和磨損磨損的主要形式：粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損（氧化磨損、微動(dòng)磨損）、磨損的主要形式：粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損（氧化磨損、微動(dòng)磨損）、表面疲勞磨損表面疲勞磨損時(shí)間時(shí)間磨損量磨損量跑合跑合穩(wěn)定磨損穩(wěn)定磨損劇烈