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钢铁材料的力学性能
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序号 |
名 称 |
量的符号 |
单位符号 |
含 义 |
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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 |
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1 |
抗拉强度 |
σb |
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 |
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σb＝Pb/Fo |
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式中 Pb——试样拉断前的最大负荷（N） Fo——试样原横截面积（mm 2） |
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2 |
抗弯强度 |
σbb |
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 |
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对圆试样：σbb＝8PL/πd3 |
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对矩形试样：σbb＝8PL/2bh2 |
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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(mm) b——矩形截面试样之宽度(mm) h——矩形截面试样之宽度(mm) |
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3 |
抗压强度 |
σbc |
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 |
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σbc＝Pbc/Fo |
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式中 Pbc——试样所受最大集中载荷（N） Fo——试样原横截面积（mm 2） |
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4 |
抗剪强度 |
r、σr |
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 |
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双剪:σr＝P/2Fo |
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单剪:σr＝P/Fo |
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式中 P——剪切时的最大负荷（N） Fo——受剪部位的横截面积（mm 2） |
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5 |
抗扭强度 |
τb |
MPa |
指外力是扭转力的强度极限 |
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τb≈3Mb/4Wp （适用于钢材） |
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τb≈Mb/Wp （适用于铸铁） |
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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 |
σs |
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 |
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σs=Ps/Fo |
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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 |
σ0.2 |
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 |
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σ0.2=P0.2/Fo |
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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 |
σ0.2/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 |
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9 |
蠕变强度 |
温度 σ ——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 |
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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。 |
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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 |
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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。 |
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3 |
弹性极限 |
σe |
MPa |
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 |
σp |
MPa |
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 |
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σ0.2=Pp/Fo |
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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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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 |
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1 |
伸长率 |
δ |
% |
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。δs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 |
ψ |
% |
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 |
μ |
/ |
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 |
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μ=E/ |
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式中E——弹性模量（GPa） G——切变模量（GPa） |
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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 |
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1 |
冲击韧度 |
αKU或αKV |
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（αKU或αKV）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 |
AKU或AKV |
J |
由于αK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αK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 |
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αKU = AKU/F； |
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αKV= AKU/F； |
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式中αKU ——夏比U形缺口试样冲击值（J/cm2） αKV ——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（cm2） |
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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 |
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1 |
疲劳极限 |
σ-1 |
MPa |
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 |
σN |
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 |
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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 |
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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 |
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2 |
洛氏硬度 |
HRA |
/ |
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 |
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HRB |
洛氏硬度试验分A、B、C、D、E、F、G、H、K标尺 |
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HRC |
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HRD |
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HRE |
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HRF |
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HRG |
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HRH |
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HRK |
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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 |
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4 |
肖氏硬度 |
HSC |
/ |
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 |
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HSD |
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七 |
减摩、耐磨性 |
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1 |
摩擦因数 |
μ |
/ |
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 |
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μ=F/N |
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式中：F——摩擦力（N） N—施加在摩擦部件上的垂直载荷（N) |
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2 |
磨耗量 |
W |
g |
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 |
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V |
cm 3 |
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3 |
相对耐磨系数 |
ε |
/ |
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 |
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