第一章工程材料的性能使用性能：材料在使用過程中所表現(xiàn)的性能。包括力學性能、物理性能和化學性能。工藝性能：材料在加工過程中所表現(xiàn)的性能。包括鑄造、鍛壓、焊接、熱處理和切削性能等。神舟一號飛船材料在外力的作用下將發(fā)生形狀和尺寸變化，稱為變形。外力去處后能夠恢復的變形稱為彈性變形。外力去處后不能恢復的變形稱為塑性變形。五萬噸水壓機低碳鋼的應力-應變曲線拉伸試樣拉伸試驗機應力

=P/F0應變

=(l-l0)/l001二月20234拉伸試驗一、彈性和剛度彈性：指標為彈性極限e，即材料承受最大彈性變形時的應力。剛度：材料受力時抵抗彈性變形的能力。指標為彈性模量E。e彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強化材料的手段如熱處理、冷熱加工、合金化等對彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^增加橫截面積或改變截面形狀來提高零件的剛度。

二、強度與塑性強度：材料在外力作用下抵抗變形和破壞的能力。

屈服強度s：材料發(fā)生微量塑性變形時的應力值。

條件屈服強度0.2：殘余變形量為0.2%時的應力值。

抗拉強度b：材料斷裂前所承受的最大應力值。s0.2塑性：材料受力破壞前可承受最大塑性變形的能力。

指標為：

伸長率：斷面收縮率：斷裂后拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象說明：①

用面縮率表示塑性比伸長率更接近真實變形。②直徑d0相同時，l0，。只有當l0/d0為常數(shù)時，塑性值才有可比性。當l0=10d0時，伸長率用

表示；當l0=5d0時，伸長率用5表示。顯然5>③

>時，無頸縮，為脆性材料表征

<時，有頸縮，為塑性材料表征第二節(jié)材料的硬度材料抵抗表面局部塑性變形的能力。布氏硬度HB布氏硬度計

壓頭為鋼球時，布氏硬度用符號HBS表示，適用于布氏硬度值在450以下的材料。壓頭為硬質(zhì)合金球時，用符號HBW表示，適用于布氏硬度在650以下的材料。符號HBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值,符號后面的數(shù)字按順序分別表示球體直徑、載荷及載荷保持時間。如120HBS10/1000/30表

示直徑為10mm的鋼球在1000kgf（9.807kN）載荷作用下保持30s測得的布氏硬度值為120。布氏硬度壓痕布氏硬度的優(yōu)點：測量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。缺點：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。適于測量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼,

鑄鐵及有色金屬的硬度。材料的b與HB之間的經(jīng)驗關系：對于低碳鋼:

b(MPa)≈3.6HB

對于高碳鋼：b(MPa)≈3.4HB

對于鑄鐵：

b(MPa)≈1HB或b(MPa)≈

0.6(HB-40)HBb(MPa)鋼黃銅球墨鑄鐵洛氏硬度h1-h0洛氏硬度測試示意圖洛氏硬度計洛氏硬度用符號HR表示，HR=k-(h1-h0)/0.002根據(jù)壓頭類型和主載荷不同，分為九個標尺，常用的標尺為A、B、C。

01二月202313符號HR前面的數(shù)字為硬度值，后面為使用的標尺。HRA用于測量高硬度材料,如硬質(zhì)合金、表淬層和滲碳層。HRB用于測量低硬度材料,如有色金屬和退火、正火鋼等。HRC用于測量中等硬度材料，如調(diào)質(zhì)鋼、淬火鋼等。洛氏硬度的優(yōu)點：操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。缺點：測量結(jié)果分散度大。鋼球壓頭與金剛石壓頭洛氏硬度壓痕維氏硬度維氏硬度計維氏硬度試驗原理維氏硬度壓痕維氏硬度用符號HV表示，符號前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字按順序分別表示載荷值及載荷保持時間。根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定了三種測定方法—維氏硬度試驗、小負荷維氏硬度試驗、顯微維氏硬度試驗。維氏硬度保留了布氏硬度和洛氏硬度的優(yōu)點。

小負荷維氏硬度計顯微維氏硬度計第三節(jié)材料的沖擊韌度是材料在塑性變形和斷裂的全過程中吸收能量的能力，是材料塑性和強度的綜合體現(xiàn)。材料的斷裂形式：韌性斷裂和脆性斷裂沖擊韌度是指材料在沖擊載荷的作用下，抗變形和斷裂的能力。沖擊韌度的測量：一次擺錘沖擊試驗法指標為沖擊韌性值ak(通過沖擊實驗測得)。韌脆轉(zhuǎn)變溫度材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱韌脆轉(zhuǎn)變溫度。材料的使用溫度應高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。韌體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬沒有。TITANIC建造中的Titanic號TITANIC的沉沒與船體材料的質(zhì)量直接有關Titanic號鋼板（左圖）和近代船用鋼板（右圖）的沖擊試驗結(jié)果Titanic近代船用鋼板力的大小和方向都隨時間呈周期性的循環(huán)變化的應力稱交變應力。材料在交變應力作用下發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。第四節(jié)材料的疲勞強度材料在低于s的重復交變應力作用下發(fā)生斷裂的現(xiàn)象。材料在規(guī)定次數(shù)應力循環(huán)后仍不發(fā)生斷裂時的最大應力稱為疲勞極限。用-1表示。鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為107，有色金屬合金為108。疲勞應力示意圖疲勞曲線示意圖疲勞強度試驗機疲勞斷口通過改善材料的形狀結(jié)構(gòu)，減少表面缺陷，提高表面光潔度，進行表面強化等方法可提高材料疲勞抗力。軸的疲勞斷口疲勞輝紋（掃描電鏡照片）四川廣漢石亭江大橋成都崇州市懷遠鎮(zhèn)老定江橋垮塌1954年1月10日，“彗星”1號客機從意大利的羅馬起飛，這次航班的目的地是英國倫敦。然而，起飛后不到半小時，機身突然在空中破碎，從9000米的高空墜入地中海。機上所有乘客和機組人員全部遇難。時隔不久，另一架“彗星”號飛機也發(fā)生了同樣的事故，墜毀在意大利的那不勒斯海中。在1953年5月至1954年4月的不到一年的時間里，投入航線的9架“彗星”號飛機，競有3架以完全相同的方式在空中解體。

原因：由于金屬部件發(fā)生裂痕而造成了解體事故。這種裂痕的原因就是金屬疲勞。

第五節(jié)材料的斷裂韌度定義一：含裂紋的構(gòu)件抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力。定義二：在線彈性斷裂力學中材料抵抗裂紋擴展的能力。