1、钢铁材料的力学性能 序号 名 称 量 的 符 号 单 位 符 号 含 义 一 强度 强度指金属在外力作用下， 抵抗塑性变形和断裂的能力。 1 抗拉强度 b MPa 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： Pb b Fo 式中 Pb 试样拉断前的最大负荷（N） Fo试样 原横截面积（ mm） 2 抗弯强度 bb MPa 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 8PL 对圆试样：bb d 3 8PL 对矩形试样：bb 2bh2 式中 P 试样所承受最大集中载荷（N） L 两支承点间的跨距(mm) d 圆试样截面之外径(
2、mm) b 矩形截面试样之宽度(mm) h 矩形截面试样之宽度(mm) 3 抗压强度 bc MPa 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 Pbc b c Fo 式中 Pbc 试样所受最大集中载荷（N） Fo 试样原横截面积（ mm） 4 抗剪强度 r、r MPa 试样剪断前， 所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均应力：（ 钢材网 www.ga ） P 双剪:r ； 2Fo P 单剪:r ； Fo 式中 P 剪切时的最大负荷（N） Fo受剪部位的横截面积（ mm） 5 抗扭强度 b MPa 指外力是扭转力的强度极限 3Mb b （适用于 钢材） 4Wp Mb b
3、（适用于 铸铁） Wp 式中 Mb扭转力矩（Nmm） Wp扭转时试样截面的极断面系数（ mm）6 屈服点 s MPa 金属度样在拉伸过程中， 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： Ps s = Fo 式中 Ps屈服载荷（N） Fo试样原横截面积（ mm） 7 屈服强度 0.2 MPa 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 0.2%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： 0.2= Fo 式中 P0.2试样产生永久变形为 0.2%时的载荷P0.2（ N）Fo试样原横截面积（ mm） 8
4、 持久强度 0.2/时 间(h) 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。 9 蠕变强度 温度 应变量/时间 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。 在给定温度下和规定的时间内， 使试样生产一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如： 500 = 100MPa， 1/100000 表示材料在 500温度下， 105h 后 应 变 量 为 1%的 蠕 变强度为 100MPa。 蠕变强度
5、是材料在高温下长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标。 二 弹性 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。 1 弹性模量 E GPa 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。 2 切变模量 G GPa 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关系时， 这个比例系数就称为弹性模量，也叫正弹性模量。 3 弹性极限 e MPa 金属能保持弹性变形的最大应力，称为弹性极限。 4 比例极限 p MPa 在弹性变形阶段， 金属材料所承
6、受的和应变能保持正比的最大应力，称为比例极限： Pp 0.2= P式中 Pp规定比例极限负荷(N) Fo试样原横截面积（ mm） 三 塑性 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。 1 伸长率 % 金属材 料在拉伸时， 试样拉断后， 其标距分部所增加的长度与原标距长度的百分比。s 是标距 为 5倍直径时的伸长率，10 是标距为 10 倍直径时的 伸长率。 2 断面收缩率 % 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。 3 泊松比 / 对于各 向同性的材料， 泊松比表示： 试样在单相拉伸时，横向相对收缩量与轴向相对伸长量之比： E = -
7、1 2G 式中 E弹 性模量（GPa） G切 变模量（GPa） 四 韧性 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。 1 冲击韧度 KU 或 KV J/cm2 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（KU 或 KV）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。 2 冲击吸收功 AKU 或 AKV J 由于 K 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
8、度的不同而变化， 因而 K 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。KU = ； F AKU KV= ； F 式中 KU 夏比 U 形 缺口试样冲击值（J/cm2） KV 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功（J） AKV 夏比 V 形 缺口试样冲断时所消耗的功（J） F 试样缺口处的横截面积（ cm） 五 疲劳 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。 1 疲劳极限 -1 MPa 金属材料
9、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。 2 疲劳强度 N MPa 金属材 料在重复或交变应力作用下，经过周次（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。 六 硬度 硬度就 是指金属抵抗更硬物体压入其表面的能力。 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。 1 布氏硬度 HBS / 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
10、压痕直径计算的硬度值。 使用钢球测定硬度小于等于 450HBS； 使用硬质合金球测定硬度大于450HBW AKU2 洛氏硬度 HRA HRB HRC HRD HRE HRF HRG HRH HRK / 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 。3 维氏硬度 HV / 用金刚 石正四棱体压头以 49.03-980.7N 的试 验力压力试样表面， 经规定的保持时间后， 卸除试验力，测压痕对角线长度的计算的硬度值。 4 肖氏硬度 HS
11、C HSD / 用金刚 石或钢球冲头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。 七 减摩、耐磨性 1 摩擦因数 / 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 在摩擦部位的垂直载荷（N）的比值，称为摩擦因数。 F = N 式中：F 摩擦力（N） N施 加在摩擦部件上的垂直载荷（N) 2 磨耗量 W V g cm 3 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 （cm 3）之量， 称为磨耗量 （或磨损量） ， 以磨去体积表示者称为体积磨耗 V。 3 相对耐磨系数 / 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。 系数。
