金属材料主要力学性能指标项目的说明.doc

金属材料主要力学性能指标项目的说明 指标项目 单位 意义说明 比例极限σp MPa 金属材料应力与应变成正比例关系的最大应力，即拉伸图上开始偏离直线时的应力称为比例极限σp，σpPp/A0，式中Pp为比例极限负荷（N），A0为试样原始截面积（mm2）。比例极限精确测定困难，标准规定以拉伸曲线的切线与负荷轴间夹角的正切值较弹性直线部分之值增加50作为偏离值，其应力称为规定比例极限，也可将偏离值为25或10分别以σp25或σp10表示。 比例极限σe MPa 金属在弹性变形范围内，试样不产生塑性变形时所能承受的最大应力称为弹性极限σe，σePe/A0，式中Pe为弹性极限负荷（N），A0为试样原始截面积（mm2）。弹性极限精确测定困难，标准规定以残余伸长为0.01的应力作为规定弹性极限，弹性极限和比例极限数值很相近，常以规定的σp值代替σe。 弹性模量 MPa 金属在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。拉伸时，式中σ为正应力（MPa），ε为应变，用百分数表示，P为垂直力（N），A0为试样原始截面积（mm2），l0为试样原长（mm），∆l为绝对伸长（mm），E称为正弹性模量。剪切时，式中τb为切应力（MPa），γ为切应变，即相对扭转滑移，M为扭转力矩，L0为试样计算长度，φ1和φ2为计算长度两端的扭转角度，Ip为扭转时试样截面相对于轴线的截面二次极矩，G为切变模量。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。 续表 屈服点 MPa 在拉伸过程中，负荷不增加，试样还继续发生变形的最小应力称为屈服点σs，σsps/A0，式中，Ps为屈服负荷（N），A0为试样原始截面积（mm2）。材料发生0.2残余伸长时的应力称为条件屈服强度，σ0.2P0.2/A0，式中，P0.2为产生0.2残余伸长的负荷（N） 抗拉强度σb MPa 金属材料拉断前最大负荷的庆力称为抗拉强度。σbPb/A0，式中，Pb为拉断前试样所能承受的最大负荷（N），A0为试样原始截面积（mm2） 抗弯强度σbb MPa 金属材料弯曲断裂前的最大应力称为抗弯强度。对于脆性材料σbbMb/W，式中，Mb为断裂弯曲力矩（Nmm），W为试样截面系数（mm3） 抗剪强度τ MPa 金属材料剪切断裂前的最大应力称为抗剪强度。τ Pτ/A0，式中，Pτ为剪切断裂时的剪切力（N），A0为试样原始截面积（mm2） 抗扭强度τb MPa 金属材料受扭转力断裂前的最大应力称为抗扭强度。τb 3Mb/4Wp（用于钢材），τb Mb/Wp（用于铸铁）。式中，Mb为断裂扭转力矩（Nmm），Wp为扭转时试样截面的截面系数（mm3） 抗压强度σbc MPa 材料受压力断裂前的最大应力称为抗压强度。此项指标主要适用于铸铁、木材、塑料等低塑性材料。σbcPbc/A0，Pbc为断裂压力（N），A0为试样原始截面积（mm2） 持久强度σb/时间 MPa 金属材料在高温条件下，经过规定时间发生断裂时的应力称为持久强度。通常所指的持久强度，是在一定的温度条件下，试样经105h后的断裂强度。 蠕变强度 σ MPa 金属材料在高于一定温度下受到应力作用，即使应力小于屈服强度，试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，此种现象称为蠕变。经给定温度下和规定的使用时间内，使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如σ100 MPa，表示材料在500℃温度下，105h后应变量为1的蠕变强度为100 MPa。蠕变强度是材料在高温长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标 续表 布氏硬度 MPa 将一定直径的压头，在一定的载荷下垂直压入试样表面，保持规定的时间后卸载，压痕表面所承受的平均应力值称为布氏硬度值，以HB表示。HB0.102，式中F为压头上负荷（N），D为压头直径（mm ），d为压痕直径（mm ） 压头为钢球时，用HBS，适用于布氏硬度值在450以下的材料；压头为硬质合金球时，用HBW，适用于布氏硬度值在650以下的材料 洛氏硬度 无 量 钢 用规定的载荷，将顶角为120的圆锥形金刚石压头或直径为1.59mm的淬硬钢球压入金属表面，取其压痕深度计算硬度的大小，这种硬度称为洛氏硬度HR，HRK-。式中为压痕深度（mm），k为常数。GB/T230-1991规定的硬度标尺、硬度符号、压头类型等如下 硬度标尺 A B C D E F G H K 硬度符号 HRA HRB HRC HRD HRE HRF HRG HRH HRK 压头类型 金刚石 圆锥 1．5875mm 钢球 金刚石 圆锥 金刚石 圆锥 3．175mm 钢球 1．5875mm 钢球 1．5875mm 钢球 3．175mm 钢球 3．175mm 钢球 总试验力 588．4N 980．7N 1．471KN 980．7N 980．7N 588．4N 1．471KN 588．4N 1．471KN 洛氏硬度范围 2088 HRA 20100 HRB 2070 HRC 4077 HRD 70100 HRE 60100 HRF 3094 HRG 80100 HRH 40100 HRK 维氏硬度 MPa 用49981N的载荷，将顶角为136的金刚石四方角锥体压头压入金属表面，以其压痕面积除载荷所得之商称为维氏硬度HV。它适用于测定厚度为0.30.5mm的薄层材料，或厚度为0.30.5mm的表面硬化层（如渗碳、渗氮、碳氮共渗层）的硬度 断面收缩度φ 金属受外力被拉断后，其横截面的缩小量与原来横截面积相比的百分数称为断面收缩率，即，式中，A0为试样原始截面积，A1为试样断裂处的横截面积 伸长率δ 金属受外力被拉断后，在标距内总伸长量同原标距长度之比的百分数称为伸长率（延长率）。标距长度为其试样直径5倍时，用δ5表示，标距长度为直径10倍时，用δ10表示 续表 冲击韧度ak J/cm2 在摆锤式一次试验机上，将一定尺寸和形状的标准试样冲断所消耗的功Ak与断口模截面积之比值称为冲击韧度ak。按国标规定，aku为夏比U形缺口试样冲击韧度值，Aku为夏比U形缺口试样冲击时所消耗的冲击吸收功（J）；akv为夏比V形缺口试样冲断时所消耗的冲击韧度值，Akv为夏比V形缺口试样冲断时所消耗的冲击吸收功（J） 冲击吸收功 Ak J 疲劳极限 σ-1，σ-1n MPa 金属材料在交变负荷作用下，经无限次应力循环而不产生断裂的最大循环应力称为疲劳极限。国标规定，对于钢铁材料，应力循环次数采用107次，对于有色金属材料采用108或更多的周次。σ-1表示光滑试样的对称弯曲疲劳极限；σ-1n表示缺口试样的对称弯曲疲劳极限 摩擦因数μ 无量钢 摩擦力与施加在摩擦部位上垂直载荷的比值称为摩擦因数 磨耗量 g或cm3 试样在规定试验条件下经过一定时间或一定距离摩擦之后，以试样被磨去的质量（g）或体积（cm3）之量称为磨耗量（或磨损量）。以磨去质量表示者称为质量磨耗W，用磨去体积表示者称为体积磨耗V 相对耐磨系数ε 无量钢 在模拟耐磨试验机上，采用65Mn（5253HRC）作为标准试样，在相同条件下，标准试样的绝对磨耗量与被测定材料的绝对磨损值之比称为被测材料的相对耐磨系数