金属材料及热处理（3）金属材料的力学性能（1）-强度及塑性 (1)讲解

金属材料及热处理项目三金属材料的力学性能（1）-强度及塑性

《金属材料及热处理》优质核心课程金属材料的性能分析

1、金属材料强度与塑性的概念学习目标

《金属材料及热处理》优质核心课程2、拉伸应变曲线的分析与应用3、力学性能的衡量指标案例分析一：

《金属材料及热处理》优质核心课程2018年11月7日，在国道山西省吕梁市离石区收费站出口800米处，一辆全新的宝马轿车撞上了边界的护栏，交警及时赶到，索性司机并没有大碍。在现场勘查过程中，民警调取了事故现场天网监控视频，从视频看到出事的小车由离石城区往太原方向行驶，至事故地点时，小车失控撞上了边界护栏，主要事故原因为驾驶员酒驾。

现场有不少围观群众谈论到“还好这护栏材料结实，没有被撞断，如果掉下沟里去肯定没命了”驾驶员本人也是惊魂未定。案例分析二：

《金属材料及热处理》优质核心课程

2007年，白色的“和谐号”动车第一次进入了中国人的生活。“和谐号”列车开行承载的不仅仅是时空观念的改变，经济版图的重构，更是代表着大国崛起的铿锵步伐与自信道路！10年间，中国高铁从出生到茁壮成长，直至成为“国家名片”。截至2016年底，中国高铁运营里程已突破2.2万公里，占全球高铁运营里程的65%。高铁，在改变着国人生活方式、改变着城市间时空距离的同时，也成为“中国速度”的代名词，开始走向世界。金属材料的性能分析相关知识

《金属材料及热处理》优质核心课程1）使用性能：在使用过程中表现出的性能——力学性能、物理性能、化学性能等。

力学性能：（又称机械性能）——是指材料抵抗外力（载荷）作用的能力。设计零件时是由力学性能作为主要设计依据的。(强度、塑性、刚度、弹性、硬度、冲击韧性、断裂韧度、疲劳等)2）工艺性能：在各种加工过程中表现出来的性能。如：铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削性能等。金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程拉伸试验

万能材料试验机

a)WE系列液压式b)WDW系列电子式金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程静拉伸试验机原理金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程1.拉伸试样举例（GB6397-86）L0——试样原始标距长度（mm）d0——试样的原始直径（mm）长试样：L0=10d0短试样：L0=5d0金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程2.拉伸与拉伸曲线1、oe段：直线、弹性变形阶段2、es段：曲线、弹性变形+塑性变形阶段3、ss’段：水平线（略有波动）明显的塑性变形屈服现象，作用的力基本不变，试样连续伸长-屈服阶段。4、s’b曲线：均匀塑性变形-强化阶段5、bz段：缩颈阶段-出现缩颈现象，即试样局部截面明显缩小，试样承载能力降低，b点时拉伸力达到最大值，试样到达z点即断裂。金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程3.拉伸与拉伸曲线具体分析（1）OP段：弹性变形阶段（P为弹性极限点）

试样变形完全是弹性的，这种弹性变形随着载荷的存在而产生，随着载荷的去除而消失，其中Fp为试样能恢复到原始形状和尺寸的最大拉伸力金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程3.拉伸与拉伸曲线具体分析（1）PS’段：屈服阶段（S为屈服点）

在载荷不增加或略有减小的情况下，试样还能继续伸长的现象叫做屈服，屈服阶段弹性变形与塑性变形同时存在，屈服后，材料开始出现明显的塑性变形，Fs称为屈服载荷（屈服力）

金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程3.拉伸与拉伸曲线具体分析（1）S’M段：强化阶段（M为极限载荷点）

随着塑性变形的增大，试样的变形抗力也在逐渐增加，这种现象称为形变强化（或称为加工硬化，Fm是试样拉伸的最大载荷

金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程3.拉伸与拉伸曲线具体分析（1）MK段：颈缩阶段（局部塑性变形）（K为断裂点）

当载荷到达最大值Fm后，试样的直径发生局部收缩，称为颈缩。工程材料多数没有明显的屈服现象，有些脆性材料甚至没有颈缩现象

金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程(a)试样

(b)伸长(c)产生缩颈(d)断裂拉伸试样的颈缩现象金属材料的力学性能（1）-强度及塑性知识探究

《金属材料及热处理》优质核心课程1.强度金属材料在载荷作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。按外力作用的性质不同，分为：屈服强度σs、抗拉强度σb、抗压强度σbc、抗剪强度τb等。

1、屈服点与屈服强度（1）屈服点（σs）金属材料出现屈服现象时，在试验期间产生塑性变形而拉伸力不增加的应力点。亦表示材料发生明显塑性变形时的最低应力值。

其计算公式为式中Fs——发生屈服时的拉伸力（N），

A0——试样原始横截面积（mm）。金属材料的力学性能（1）-强度及塑性知识探究

《金属材料及热处理》优质核心课程2.屈服强度(σs)（1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是在屈服点的应力值（2）对于屈服现象不明显的材料，曲线的极限偏差达到规定值（通常为0.2%的永久形变）时的应力。当应力达到弹性极限B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(σs或σ0.2)。

金属材料的力学性能（1）-强度及塑性知识探究

《金属材料及热处理》优质核心课程3.抗拉强度（Rm)

拉伸试验时，相应最大拉伸力时的应力，亦表示材料所能承受的最大应力值。其计算公式为：

式中Fm——试样被拉断前所承受的最大（N），

S0——试样原始横截面积（mm）。

工程上把屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比，其值越高，则强度的利用率越高，但屈强比过大，材料在断裂前塑性储备太少，则将对应力集中敏感，一般材料的屈强比以0.60-0.75为宜。金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程

塑性是金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。金属材料的塑性可以用拉伸试样断裂时的最大相对变形量来表示。主要指标为断后伸长率和断面收缩率。二、塑性1.断后伸长率（A）

式中L0——试样原始标距长度（mm）；

L1——试样拉断后的标距长度（mm）金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程二、塑性2.断面收缩率（Z）

试样拉断后横截面积的最大缩减量（S0-S1）与试样原始横截面积（S0）的百分比，即为断面收缩率。

其计算公式为

式中S0——试样原始横截面积（mm2）

S1——试样断口最小横截面积（mm2）

断后伸长率A和断面收缩率Z的数值越大，表明材料的塑性越好。材料的塑性是决定其能否进行塑性加工的必要条件，塑性良好的金属可进行各种塑性加工，同时使用安全性也较好。金属材料的力学性能（1）-强度及塑性重点突破

《金属材料及热处理》优质核心课程二、塑性

金属材料强度与塑性的新、旧标准名称和符号对照金属材料的力学性能（1）-强度及塑性

《金属材料及热处理》优质核心课程课堂小结

1、拉伸曲线的分析：弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段2、强度的表征指标：屈服强度、抗拉强度

3、塑性的表征指标：断面收缩率、断后伸长率金属材料的力学性能（1）-强度及塑性

《金属材料及热处理》优质核心课程拓展习题1、1.有一圆形钢试样，其原始直径d0=10mm,原始标距长度L0=50mm。当载荷达到