金属力学性能

前言

绪论1

第一单元金属在单向静拉伸载荷作用下的力学性能4

模块一金属室温静拉伸试验4

一、拉伸试样4

二、拉伸试验前的准备7

三、拉伸曲线8

模块二金属的弹性变形10

一、弹性模量10

二、弹性极限与弹性比功12

模块三强度指标及其测定14

一、强度及其意义14

二、屈服现象和屈服强度14

三、形变强化17

四、缩颈现象和抗拉强度18

五、金属的强化手段20

模块四塑性指标及其测试21

一、塑性21

二、塑性指标22

三、塑性的工程意义23

模块五特殊试样的拉伸试验24

一、金属线材拉伸试验24

二、金属管材拉伸试验24

三、钢丝绳和钢绞线拉伸试验25

模块六拉伸试样断口的评价和拉伸试验结果的处理25

一、拉伸试样断口评定25

二、影响拉伸试验结果的因素26

三、拉伸试验结果的修约与处理27

四、不同国家金属拉伸试验标准的比较28

单元小结28

综合训练30

第二单元金属在其他静载荷下的力学性能31

模块一压缩试验31

一、压缩试验的特点31

二、金属室温单向压缩试验主要力学性能指标31

三、金属室温单向压缩试验33

模块二金属弯曲力学性能试验34

一、金属弯曲力学性能试验的特点34

二、金属弯曲力学性能试验的原理及过程35

三、金属弯曲力学性能的确定37

模块三金属扭转试验38

一、金属扭转试验的特点38

二、金属扭转试验的原理及过程39

三、金属扭转力学性能指标41

模块四金属缺口试样静载荷试验41

一、缺口效应41

二、缺口试样静拉伸试验43

三、缺口试样静弯试验44

模块五金属硬度试验45

一、硬度及硬度试验特点45

二、布氏硬度试验45

三、洛氏硬度试验47

四、维氏硬度试验49

五、显微硬度试验51

六、其他硬度试验52

单元小结54

综合训练55

第三单元金属在冲击载荷下的力学性能56

模块一冲击载荷和冲击韧性56

一、冲击载荷56

二、冲击韧性57

模块二冲击试验57

一、冲击试样58

二、一次摆锤冲击试验原理58

三、一次摆锤冲击试验60

四、小能量多次冲击试验62

模块三低温脆性63

一、金属的冷脆现象63

二、金属韧脆转变温度的测定64

三、影响金属韧脆转变温度的因素66

单元小结67

综合训练67

第四单元金属的断裂与断裂韧度68

模块一金属的断裂68

一、金属断裂的类型68

二、金属的断裂机制71

模块二金属的断裂韧度75

一、裂纹尖端的应力场76

二、断裂韧度KIC和断裂K判据78

三、影响断裂韧度KIC的因素79

四、断裂韧度KIC的测试80

五、断裂韧度KIC的应用84

单元小结86

综合训练87

第五单元金属的疲劳88

模块一金属疲劳现象88

一、变动载荷和循环应力88

二、金属疲劳概念与分类90

三、金属疲劳断口91

模块二S-N曲线和疲劳极限93

一、S-N曲线93

二、疲劳极限93

三、疲劳极限与抗拉强度的关系94

四、金属疲劳试验94

模块三其他类型的疲劳99

一、低周疲劳99

二、热疲劳100

模块四提高疲劳极限的途径101

一、合理进行结构设计101

二、改善工件表面状态102

三、表面强化102

四、改善材料材质103

单元小结104

综合训练105

第六单元金属在环境介质作用下的力学性能107

模块一应力腐蚀107

一、应力腐蚀现象107

二、应力腐蚀的断裂特征108

三、应力腐蚀抗力指标及测试方法110

四、提高应力腐蚀抗力的措施111

模块二氢脆112

一、氢的来源和氢脆的特点112

二、氢脆断裂机理及防止措施115

模块三腐蚀疲劳116

一、腐蚀疲劳及其基本规律116

二、腐蚀疲劳机理及断口特征117

三、防止腐蚀疲劳的措施118

单元小结119

综合训练119

第七单元金属的磨损120

模块一金属磨损的概念120

模块二金属的磨损类型122

一、粘着磨损122

二、磨料磨损123

三、腐蚀磨损125

四、微动磨损126

模块三金属的磨损试验127

一、磨损试验种类127

二、常用的磨损试验128

三、磨损量测量129

模块四金属的接触疲劳130

一、接触疲劳现象130

二、接触疲劳试验131

三、影响接触疲劳寿命的若干因素131

单元小结133

综合训练134

第八单元金属高温力学性能135

模块一金属的蠕变135

一、金属材料在高温下力学性能的特点135

二、金属蠕变现象136

三、蠕变变形机制137

模块二金属高温力学性能指标138

一、蠕变极限138

二、持久强度极限141

三、松弛稳定性及其指标143

模块三其他高温力学性能144

一、高温短时拉伸性能144

二、高温硬度145

模块四影响金属高温力学性能的因素145

一、合金化学成分的影响145

二、金属冶炼工艺146

三、热处理工艺146

四、晶粒度146

单元小结147

综合训练147

第九单元金属工艺性能试验149

模块一金属弯曲试验149

一、金属弯曲试验及其工程意义149

二、试样150

三、试验方法151

模块二金属杯突试验152

一、金属杯突试验及其工程意义152

二、试样153

三、试验方法153

四、试验结果评定154

模块三金属顶锻试验154

一、金属顶锻试验及其工程意义154

二、试样154

三、试验方法154

模块四金属线材扭转试验155

一、金属线材扭转试验及其工程意义155

二、试样155三、试验方法156

模块五金属反复弯曲试验157

一、金属反复弯曲试验及其工程意义157

二、试样157

三、试验方法157

四、试验结果评定158

模块六金属管工艺试验158

一、金属管扩口试验158

二、金属管弯曲试验160

三、金属管压扁试验160

单元小结162

综合训练162

附录164

附录A平面布氏硬度值计算表164

附录B金属力学及工艺性能试验国家标准（部分）170

附录C金属常温单向拉伸试验结果记录单172

附录D金属力学性能检测报告(示例)173

附录E本书主要力学性能表征指标一览表174

参考文献175

　　本书采用单元、模块化设计，紧密结合职业教育的办学特点和教学目标，强调实践性、应用性和创新性。努力降低理论深度，理论知识坚持以应用为目的，以必需、够用为度。注意内容的精选和创新，既考虑了知识结构的合理性、系统性，又兼顾了职业技术培训的要求。内容力求突出实践应用，重在能力培养。书中所涉及的标准大多采用国家最新标准，考虑到有的产品标准更新与国家标准更新不同步，产品标准落后于国家标准的实际情况，有个别部分采用工程习惯叫法。　　本书主要介绍金属力学性能有关的基础知识，以“现象机理指标测试影响因素工程应用”为主线、以“理论够用，突出工程实践”为原则，适当关注金属力学性能的测试手段，内容的组织富有知识性、趣味性和可操作性。　　全书共分九个单元，主要介绍金属在静载荷、冲击载荷及兼有环境介质作用下的力学性能，金属的断裂与断裂韧度，金属的疲劳、磨损，高温性能，工艺性能与弯曲试验等。在每个单元后面都附有可供选做的综合训练，以利于读者掌握、理解知识，提高解决实际问题的能力。为便于教学，本书配备了内容丰富的电子课件和部分综合训练答案，选择本书作为教材的教师可来电索取(010-88379201)，或登录www.cmpedu.com网站注册、免费下载。　　本书适合作为职业院校金属材料检测类专业的教材，也可供从事金属热处理、力学性能检测、金属材料热加工及机械设计等工作的工程技术人员参考。