教學主要內容：
1．金屬材料的常用效能指標。
教學目的和要求：
1．掌握材料的主要力學效能指標及含義。
教學重點與難點：
1． 材料的常用效能。
學時分配：1學時
定義：材料在使用和加工過程中表現出來的各種不同特性稱為材料的效能。
分類：機械工程材料的常用效能：使用效能（力學、物理、化學）和工藝效能（加工、鑄造、焊接）
第一節材料的力學效能
定義：材料在承受外力作用時所表現出來的效能稱為材料的力學效能。
一、材料變形的過程
三個階段：彈性變形、彈塑性變形、斷裂。
二、剛度
定義：工程上，指構件或零件在受力時抵抗彈性變形的能力。
計算：等於材料彈性模量e與零構件截面積a的乘積。
彈性模量e：材料在彈性變形範圍內，應力與應變成正比，其比值為彈性模量e=σ/ε（mpa）。它表示的是材料抵抗彈性變形的能力，反映了材料發生彈性變形的難易程度。
二、強度、塑性、硬度——材料在靜載荷下的效能指標
1．強度
定義：在外力作用下，材料抵抗變形或斷裂的能力。
物理意義：材料在每個變形階段的應力極限值。
（1）彈性極限σe
材料在外力作用下發生純彈性變形的最大應力值為彈性極限σe，即a點對應的應力值，表徵材料發生微量塑性變形的抗力。
（2）屈服強度σs
試樣發生屈服現象時的應力值，屈服點s的應力值稱為屈服強度σs，表徵材料開始發生明顯的塑性變形。
沒有明顯的屈服現象發生的材料，用試樣標距長度產生0.2%塑性變形時的應力值作為該材料的屈服強度，用σ0.2表示，稱為條件屈服強度。意義同σs。
（3）抗拉強度σb
材料在拉伸載荷作用下所能承受的最大應力值σb稱為抗拉強度或強度極限，表徵材料的斷裂抗力。
強度是零件設計和選材的主要依據。
2．塑性
定義：材料在外力作用下，產生塑性變形而不破斷的能力稱為塑性。
指標：工程上常用延伸率δ和斷面收縮率ψ作為材料的塑性指標。
材料的δ和ψ值越大，塑性越好。
3．硬度
定義：指材料表面抵抗區域性塑性變形的能力，是表徵材料軟硬程度的一種效能。通常材料的強度越高，硬度也越高，耐磨性也越好。
硬度指標：與試驗方法有關。生產上，常用靜載壓入法，常用方法有：布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
布氏硬度hbs：淬火鋼球壓頭，壓痕大，不能測太硬度的材料，適用於測量退火和正火鋼、鑄鐵、有色金屬等材料的硬度。
洛氏硬度hrc：錐角為120°的金剛石圓錐體壓頭，適用於調質鋼、淬火鋼、滲碳鋼等硬度的測量。
洛氏硬度hrb：φ1.59mm淬火鋼球壓頭，適用於測量有色金屬、鑄鐵、退火態和正火態鋼等。
洛氏硬度與布氏硬度相比壓痕小，軟硬材料都可以測量，但同樣不同標尺之間不可相互比較硬度值的大小。
維氏硬度hv：錐面角為136 °的金剛石四稜錐體為壓頭，適於測定薄件和經表面處理零件的表面層的硬度，如滲碳層、表面淬硬層、電鍍層等，以及微觀組織的硬度。
維氏硬度測定的硬度值比布氏、洛氏精確，壓痕小，改變負荷可測定從極軟到極硬的各種材料的硬度，並統一比較。
剛度：剛度設計中，考慮構件在受力時發生的彈性變形量。主要力學效能是材料的彈性模量。如精密工具機主軸等零構件。
彈性指標：在設計彈性零件時，需考慮彈性極限和彈性模量是的效能指標。如汽車板簧和各類彈簧等。
屈服強度和塑性：一般零件的抗斷裂設計。
硬度：在耐磨零件中必須考慮的效能指標。如滾動軸承等。
三、衝擊韌性
定義：指在衝擊載荷作用下，材料抵抗衝擊力的作用而不被破壞的能力，是材料強度和塑性的綜合表現。
衡量指標：衝擊韌度ak (ak＝ ak/fk )
ak值測定方法：一次彎曲衝擊實驗法，
物理意義：試樣在沖斷時單位橫截面積上所消耗的衝擊功ak ，單位為j/cm2。ak值越大，表示材料的衝擊韌性越好。
應用：（1）評價材料冶金質量和鍛造及熱處理的缺陷（因其對材料中的缺陷比較敏感），與屈服強度結合用於一般零件抗斷裂設計。
（2）低溫衝擊試驗，測量材料的韌脆轉變溫度tk。t 〉tk 為韌性斷裂，不希望材料在tk溫度以下工作。
四、疲勞強度—交變載荷
交變載荷：載荷大小和方向隨時間發生週期變化的載荷。
疲勞斷裂：零件在交變載荷下經過長時間工作而發生低應力斷裂的現象成為疲勞斷裂。
疲勞斷裂過程：裂紋萌生、疲勞裂紋擴充套件、最後斷裂。
疲勞抗力指標：疲勞極限，又稱疲勞強度，用σ－1表示。材料經過無限次應力迴圈不發生斷裂的最大應力，即疲勞曲線上水平部分對應的應力值。
疲勞斷裂的原因：一般認為是，由於材料表面與內部的缺陷（夾雜、劃痕、尖角等），造成區域性應力集中，形成微裂紋。隨應力迴圈次數的增加，微裂紋逐漸擴充套件，使零件的有效承載面積逐漸減小，以致於最後承受不起所加載荷而突然斷裂。
提高材料疲勞抗力的措施：通過合理選材，改善材料的結構形狀，避免應力集中，減小材料和零件的缺陷；提高零件表面光潔度；對表面進行強化，噴丸處理等，可以提高材料的疲勞抗力。
金屬材料的力學效能
金屬材料在外力或能的作用下，所表現出來的一系列力學特性，如強度 剛度 塑性 韌性 彈性 硬度等，也包括在高低溫 腐蝕 表面介質吸附 沖刷 磨損 空蝕 氧蝕 粒子照射等力或機械能不同程度結合作用下的效能。力學效能反映了金屬材料在各種形式外力作用下抵抗變形或破壞的某些能力，是選用金屬材料的重要依據。充分...
金屬材料力學效能
一 名詞解釋 1，e,彈性模量，表徵材料對彈性變形的抗力，2，s 呈現屈服現象的金屬拉伸時，試樣在外力不增加仍能繼續伸長的應力，表徵材料對微量塑性變形的抗力。3，bb 是灰鑄鐵的重要力學效能指標，是灰鑄鐵試樣彎曲至斷裂前達到的最大彎曲裡 按彈性彎曲應力公式計算的最大彎曲應力 4 延伸率，反應材料均勻...
第一節金屬材料的力學效能
複習提問，溫故知新。5分鐘 使用效能 指材料在使用過程中所表現的效能，主要包括力學效能 物理效能和化學效能。工藝效能 指金屬材料在加工過程中表現的效能。引入新課 在等長等粗的一根粉筆和一條橡皮泥上掛吊相同的砝碼 用手指輕彈粉筆和橡皮泥。一 力學效能 金屬材料的力學效能 金屬在外力作用時表現出來的效能...