鋼鐵材料的力學性能
表l一31鋼鐵材料的力學性能
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名 稱
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量的符號
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單位符號
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含 義
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強度指金屬在外力作用下，抵抗塑性變形和斷裂的能力
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1
強
度
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1)抗拉強度
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ób
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金屬試樣拉伸時，在拉斷前所承受的最大負荷與試樣原橫截面面積之比稱為抗拉強度
ób=Pb/Fo
式中 Pb——試樣拉斷前的最大負荷(N)
Fo——試樣原橫截面積(mm2)
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2)抗彎強度
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óbb
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MPa
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試樣在位于兩支承中間的集中負荷作用下，使其折斷時，折斷截面所
承受的最大正壓力
對圓試樣：óbb=8PL/Лd³;
對矩形試樣：óbb=3PL/2bh²
式中 P——試樣所受最大集中載荷(N)
L——兩支承點間的跨距(mm)
d——圓試樣截面之外徑(mm)
b——矩形截面試樣之寬度(mm)
h——矩形截面試樣之高度(mm)
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3)抗壓強度
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óbc
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MPa
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材料在壓力作用下不發生碎、裂所能承受的最大正壓力，稱為抗壓強度
óbc=Pbc/Fo
式中 Pbc—試樣所受最大集中載荷（N）
Fo—試樣原截面積（mm²）
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4)抗剪強度
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て
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MPa
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試樣剪斷前，所承受的最大負荷下的受剪截面具有的平均剪應力
雙剪：óて=P/2F;單剪：óて=P/Fo
式中 P—剪切時的最大負荷（N）
Fo—受檢部位的原橫截面積(mm²)
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5)抗扭強度
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MPa
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指外力是扭轉力的強度極限
てb≈3Mb/4Wp(適用于鋼材)
てb≈Mb/Wp(適用于鑄鐵)
式中 Mb—扭轉力矩（N•mm）
Wp—扭轉時試樣截面的極斷面系數（mm²）
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6)屈服點
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ós
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MPa
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金屬試樣在拉伸過程中，負荷不再增加，而試樣仍繼續發生變形的現象稱為“屈服”。發生屈服現象時的應力，稱為屈服點或屈服極限
Ós=Ps/Fo
式中 Ps——屈服載荷(N)
Fo——試樣原橫截面積(mm2)
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7)屈服強度
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ó0.2
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MPa
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對某些屈服現象不明顯的金屬材料，測定屈服點比較困難，常把產生O．2％永久變形的應力定為屈服點，稱為屈服強度或條件屈服極限
ó0.2=P0.2/Fo
式中 P0. 2——試樣產生永久變形為0.2％時的載荷(N)
Fo——試樣原橫截面積(mm2)
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8)持久強度
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ób/時間（h）
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MPa
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金屬材料在高溫條件下。經過規定時間發生斷裂時的應力稱為持久強度。通常所指的持久強度，是在一定的溫度條件下，試樣經l05h后的斷裂強度
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9)蠕變強度
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溫度ó 應變量/時間
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MPa
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金屬材料在高于一定溫度下受到應力作
用，即使應力小于屈服強度，試件也會隨著時間的增長而緩慢地產生塑性變形，此種現象稱為蠕變。在給定溫度下和規定的時間內，使試樣產生一定蠕變變形量的應力稱為蠕變強度，例如
500
ó----------------- =100MPa
1/100000
，表示材料在500％溫度下，105h后應變量為l％的蠕變強度為100MPa。蠕變強度是材料在高溫下長期負荷下對塑性變形抗力的性能指標
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2
彈
性
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彈性是指金屬在外力作用下產生變形，當外力取消后又恢復到原來的形狀和大小的一種特性
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1)彈性模量
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E
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GPa
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在彈性范圍內，金屬拉伸試驗時，外力和變形成比例增長，即應力與應變成正比關系時，這個比例系數就稱為彈性模量，也叫正彈性模數
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2)切變模量
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G
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GPa
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金屬在彈性范圍內，當進行扭轉試驗時，外力和變形成比例地增長，即應力與應變成正比例關系時，這個比例系數就稱為切變模量
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3)彈性極限
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óe
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MPa
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金屬能保持彈性變形的最大應力，稱為彈性極限
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4)比例極限
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óp
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MPa
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在彈性變形階段。金屬材料所承受的和應變能保持正比的最大應力，稱為比例極限
óp=Pp/Fo
式中 Pp——規定比例極限負荷(N)
Fo——試樣原橫截面積(mm2)
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3 塑 性
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所謂塑性是指金屬材料在外力作用下，產生永久變形而不致破裂的能
力
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1)伸長率
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ó
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％
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金屬材料在拉伸時，試樣拉斷后，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比。δ5是標距為5倍直徑時的伸長率，δ10是標距為10倍直徑時的伸長率
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2)斷面收縮率
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ψ
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％
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金屬試樣拉斷后，其縮頸處橫截面積的最大縮減量與原橫截面積的百分比
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3)泊松比
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μ
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對于各向同性的材料，泊松比表示：試樣在單向拉伸時，橫向相對收縮量與軸向相對伸長量之比
μ=E/2G-1
式中 E——彈性模量(GPa)
G——切變模量(GPa)
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4
韌
性
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所謂韌性是指金屬材料在沖擊力(動力載荷)的作用下而不破壞的能力
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1)沖擊韌度
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aku或aKV
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J／cm2
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沖擊韌度是評定金屬材料于動載荷下受沖擊抗力的力學性能指標，通常都是以大能量的一次沖擊值(aku或aKV)作為標準的。它是采用一定尺寸和形狀的標準試樣，在擺錘式一次沖擊試驗機上來進行試驗。試驗結果，以沖斷試樣上所消耗的功(AKU或AKv)與斷面處橫截面積(F)之比值大小來衡量
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2)沖擊吸收功
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AKu或AKV
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J
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由于ak值的大小，不僅取決于材料本身，同時還隨試樣尺寸、形狀的改變及試驗溫度的不同而變化，因而ak值只是一個相對指標。目前國際上許多國家直接采用沖擊吸收功Ak作為沖擊韌度的指標
aku=AKu/F；aKV=AKV/F
式中 aku——夏比u形缺口試樣沖擊值(J／cm2) aKV——夏比V形缺口試樣沖擊值(J／cm2) AKU——夏比u形缺口試樣沖斷時所消耗的沖擊功(J)
AKV——夏比v形缺口試樣沖斷時所消耗的沖擊功(J)
F——試樣缺口處的橫截面積(cm2)
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5
疲勞
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金屬材料在極限強度以下，長期承受交變負荷(即大小、方向反復變化的載荷)的作用。在不發生顯著塑性變形的情況下而突然斷裂的現象，稱為疲勞
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1)疲勞極限
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ó-1
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MPa
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金屬材料在重復或交變應力作用下，經過周次(N)的應力循環仍不發生斷裂時所能承受的最大應力稱為疲勞極限
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2)疲勞強度
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óN
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MPa
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金屬材料在重復或交變應力作用下，循環一定周次(N)后斷裂時所能承受的最大應力，叫作疲勞強度。此時，N稱為材料的疲勞壽命。某些金屬材料在重復或交變應力作用下。沒有明顯的疲勞極限，常用疲勞強度表示
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6
硬
度
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硬度就是指金屬抵抗更硬物體壓人其表面的能力。硬度不是一個單純的物理量，而是反映彈性、強度、塑性等的一個綜合性能指標
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1)布氏硬度
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HBS
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HBW
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用一定直徑的球體(鋼球或硬質合金球)以相應的試驗力壓入試樣表面，經規定的保持時間后，卸除試驗力，測表面壓痕直徑計算的硬度值。使用鋼球測定硬度小于等于450°；使用硬質合金球測定硬度大于450HBW
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2)洛氏硬度
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HRA
14RB
HRC
HRD
HRE
HRF
HRG
HRH
HRK
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用金剛石圓錐或鋼球壓頭以初始試驗力和總試驗力作用下，壓入試
樣表面，經規定的保持時間后，卸除主試驗力，測殘余壓痕深度增
量計算的硬度值。
洛氏硬度試驗分A、B、C、D、E、F、G、H、K標尺
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3)維氏硬度
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HV
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用金剛石正四棱體壓頭以49.03～980.7N的試驗力壓入試樣表面，經規定的保持時間后，卸除試驗力，測壓痕對角線長度計算的硬度值
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4)肖氏硬度
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HSC HSD
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用金剛石或鋼球沖頭從一定高度落到試樣表面，測沖頭回跳高度計算硬度值。用目測型硬度計的硬度符號為HSC，指示型硬度計的硬度符號為HSD
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7 減
摩 、 耐
磨
性
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1)摩擦因數
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µ
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相互接觸的物體，當作相對移動時就會引起摩擦，引起摩擦的阻力稱為摩擦力。根據摩擦定律，通常把摩擦力(F)與施加在摩擦部
位上的垂直載荷(N)的比值，稱為摩擦因數μ=F/N
式中 F——摩擦力(N)
F——施加在摩擦部件上的垂直載荷(N)
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2)磨耗量
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W
V
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g cm3
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試樣在規定試驗條件下經過一定時間或一定距離摩擦之后，以試樣被磨去的重量(g)或體積(cm3)之量，稱為磨耗量(或磨損量)，以磨去重量表示者稱為重量磨耗形，用磨去體積表示者稱為體積磨耗V
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3)相對耐磨系數
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ε
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在模擬耐磨試驗機上，采用65Mn(52～53HRC)作為標準試樣，在相同條件下，標準試樣的絕對磨耗量與被測定材料的絕對磨耗量之比，稱為被測材料的相對耐磨系數
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湘公網安備43011102000873號
