钢铁材料的力学性能
表l一31钢铁材料的力学性能
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名 称
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量的符号
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单位符号
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含 义
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强度指金属在外力作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力
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1
强
度
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1)抗拉强度
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ób
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金属试样拉伸时，在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度
ób=Pb/Fo
式中 Pb——试样拉断前的最大负荷(N)
Fo——试样原横截面积(mm2)
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2)抗弯强度
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óbb
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MPa
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试样在位于两支承中间的集中负荷作用下，使其折断时，折断截面所
承受的最大正压力
对圆试样：óbb=8PL/Лd³;
对矩形试样：óbb=3PL/2bh²
式中 P——试样所受最大集中载荷(N)
L——两支承点间的跨距(mm)
d——圆试样截面之外径(mm)
b——矩形截面试样之宽度(mm)
h——矩形截面试样之高度(mm)
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3)抗压强度
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óbc
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MPa
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材料在压力作用下不发生碎、裂所能承受的最大正压力，称为抗压强度
óbc=Pbc/Fo
式中 Pbc—试样所受最大集中载荷（N）
Fo—试样原截面积（mm²）
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4)抗剪强度
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て
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MPa
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试样剪断前，所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均剪应力
双剪：óて=P/2F;单剪：óて=P/Fo
式中 P—剪切时的最大负荷（N）
Fo—受检部位的原横截面积(mm²)
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5)抗扭强度
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MPa
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指外力是扭转力的强度极限
てb≈3Mb/4Wp(适用于钢材)
てb≈Mb/Wp(适用于铸铁)
式中 Mb—扭转力矩（N•mm）
Wp—扭转时试样截面的极断面系数（mm²）
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6)屈服点
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ós
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MPa
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金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限
Ós=Ps/Fo
式中 Ps——屈服载荷(N)
Fo——试样原横截面积(mm2)
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7)屈服强度
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ó0.2
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MPa
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对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生O．2％永久变形的应力定为屈服点，称为屈服强度或条件屈服极限
ó0.2=P0.2/Fo
式中 P0. 2——试样产生永久变形为0.2％时的载荷(N)
Fo——试样原横截面积(mm2)
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8)持久强度
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ób/时间（h）
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MPa
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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l05h后的断裂强度
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9)蠕变强度
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温度ó 应变量/时间
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MPa
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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。在给定温度下和规定的时间内，使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如
500
ó----------------- =100MPa
1/100000
，表示材料在500％温度下，105h后应变量为l％的蠕变强度为100MPa。蠕变强度是材料在高温下长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标
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2
弹
性
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弹性是指金属在外力作用下产生变形，当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性
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1)弹性模量
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E
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GPa
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在弹性范围内，金属拉伸试验时，外力和变形成比例增长，即应力与应变成正比关系时，这个比例系数就称为弹性模量，也叫正弹性模数
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2)切变模量
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G
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GPa
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金属在弹性范围内，当进行扭转试验时，外力和变形成比例地增长，即应力与应变成正比例关系时，这个比例系数就称为切变模量
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3)弹性极限
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óe
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MPa
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金属能保持弹性变形的最大应力，称为弹性极限
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4)比例极限
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óp
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MPa
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在弹性变形阶段。金属材料所承受的和应变能保持正比的最大应力，称为比例极限
óp=Pp/Fo
式中 Pp——规定比例极限负荷(N)
Fo——试样原横截面积(mm2)
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3 塑 性
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所谓塑性是指金属材料在外力作用下，产生永久变形而不致破裂的能
力
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1)伸长率
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ó
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％
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金属材料在拉伸时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。δ5是标距为5倍直径时的伸长率，δ10是标距为10倍直径时的伸长率
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2)断面收缩率
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ψ
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％
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金属试样拉断后，其缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比
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3)泊松比
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μ
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对于各向同性的材料，泊松比表示：试样在单向拉伸时，横向相对收缩量与轴向相对伸长量之比
μ=E/2G-1
式中 E——弹性模量(GPa)
G——切变模量(GPa)
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4
韧
性
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所谓韧性是指金属材料在冲击力(动力载荷)的作用下而不破坏的能力
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1)冲击韧度
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aku或aKV
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J／cm2
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冲击韧度是评定金属材料于动载荷下受冲击抗力的力学性能指标，通常都是以大能量的一次冲击值(aku或aKV)作为标准的。它是采用一定尺寸和形状的标准试样，在摆锤式一次冲击试验机上来进行试验。试验结果，以冲断试样上所消耗的功(AKU或AKv)与断面处横截面积(F)之比值大小来衡量
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2)冲击吸收功
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AKu或AKV
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J
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由于ak值的大小，不仅取决于材料本身，同时还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化，因而ak值只是一个相对指标。目前国际上许多国家直接采用冲击吸收功Ak作为冲击韧度的指标
aku=AKu/F；aKV=AKV/F
式中 aku——夏比u形缺口试样冲击值(J／cm2) aKV——夏比V形缺口试样冲击值(J／cm2) AKU——夏比u形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)
AKV——夏比v形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)
F——试样缺口处的横截面积(cm2)
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5
疲劳
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金属材料在极限强度以下，长期承受交变负荷(即大小、方向反复变化的载荷)的作用。在不发生显著塑性变形的情况下而突然断裂的现象，称为疲劳
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1)疲劳极限
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ó-1
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MPa
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金属材料在重复或交变应力作用下，经过周次(N)的应力循环仍不发生断裂时所能承受的最大应力称为疲劳极限
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2)疲劳强度
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óN
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MPa
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金属材料在重复或交变应力作用下，循环一定周次(N)后断裂时所能承受的最大应力，叫作疲劳强度。此时，N称为材料的疲劳寿命。某些金属材料在重复或交变应力作用下。没有明显的疲劳极限，常用疲劳强度表示
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6
硬
度
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硬度就是指金属抵抗更硬物体压人其表面的能力。硬度不是一个单纯的物理量，而是反映弹性、强度、塑性等的一个综合性能指标
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1)布氏硬度
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HBS
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HBW
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用一定直径的球体(钢球或硬质合金球)以相应的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测表面压痕直径计算的硬度值。使用钢球测定硬度小于等于450°；使用硬质合金球测定硬度大于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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用金刚石圆锥或钢球压头以初始试验力和总试验力作用下，压入试
样表面，经规定的保持时间后，卸除主试验力，测残余压痕深度增
量计算的硬度值。
洛氏硬度试验分A、B、C、D、E、F、G、H、K标尺
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3)维氏硬度
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HV
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用金刚石正四棱体压头以49.03～980.7N的试验力压入试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，测压痕对角线长度计算的硬度值
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4)肖氏硬度
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HSC HSD
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用金刚石或钢球冲头从一定高度落到试样表面，测冲头回跳高度计算硬度值。用目测型硬度计的硬度符号为HSC，指示型硬度计的硬度符号为HSD
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7 减
摩 、 耐
磨
性
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1)摩擦因数
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µ
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相互接触的物体，当作相对移动时就会引起摩擦，引起摩擦的阻力称为摩擦力。根据摩擦定律，通常把摩擦力(F)与施加在摩擦部
位上的垂直载荷(N)的比值，称为摩擦因数μ=F/N
式中 F——摩擦力(N)
F——施加在摩擦部件上的垂直载荷(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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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，以试样被磨去的重量(g)或体积(cm3)之量，称为磨耗量(或磨损量)，以磨去重量表示者称为重量磨耗形，用磨去体积表示者称为体积磨耗V
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3)相对耐磨系数
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ε
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在模拟耐磨试验机上，采用65Mn(52～53HRC)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耗量之比，称为被测材料的相对耐磨系数
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