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第一节 强度与塑性
第二节 硬度
第三节 冲击韧度
第四节 疲劳
第一节 强度与塑性
一、拉伸试验
金属材料的强度、塑性是根据国标（ＧＢ６３９７—１９８６）通过静拉伸试验测定的。它是把一定尺寸和形状的试样装夹在拉伸试验机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为止。
１拉伸试样
国标ＧＢ／Ｔ２２８—２００２对试样的形状、尺寸及加工规定均有规定。原则试样的截有圆形和矩形两种，圆形试样用的较多，圆形试样有短试样和长试样。拉伸前后的试样如图１-１所示。
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第一节 强度与塑性
２力—伸长曲线
在拉伸试验过程中，试验机可自动记录载荷与伸长量之间的关系，并得出以载荷为纵坐标、伸长量为横坐标的图形，即力－伸长曲线。如图１-２所示为退火后的低碳钢力—伸长曲线。
由图可看出，低碳钢在拉伸过程中，其载荷与伸长量关系可分为如下几种阶段：
（１）弹性变形阶段
（２）微量塑性变形阶段
（３）屈服阶段
（４）均匀塑性变形阶段
（５）局部塑性变形及断裂阶段
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第一节 强度与塑性
二、强度
强度是指金属材料在载荷作用下抵御塑性变形和断裂的能力，当金属材料受载荷作用而未引起破坏时，其内部产生和载荷相平衡的力称为内力。材料单位面积上的内力称为应力。强度的大小是以材料所能承受的应力大小来表达的。
１屈服点与屈服强度
金属材料开始产生屈服现象时的最低应力值称屈服点，用符号σｓ表达。
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第一节 强度与塑性
有些金属材料在拉伸时没有明显的屈服现象，无法测定其屈服点σｓ，按ＧＢ／Ｔ２２８—００２规定，可用屈服强度
σ０．２来表达该材料开始产生塑性变形时的最低应力值。如图１３所示。
２抗拉强度
金属材料在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度，用符号σｂ表达。
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第一节 强度与塑性
σｂ是表达塑性材料抵御大量均匀塑性变形的能力，脆性材料在拉伸过程中，一般不产生颈缩现象，因此抗拉强度σｂ就是材料的断裂强度。用脆性材料制造机器零件或工程构件时，常以σｂ作为选材和设计的根据，并选用合适的安全系数。
三、塑性
金属材料在载荷作用下，断裂前产生不可逆永久变形的能力称为塑性。塑性的大小用伸长率δ和断面收缩率φ表达。
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第一节 强度与塑性
金属材料塑性的好坏对零件的加工和使用都具有重要的意义。塑性好的材料不仅能顺利进行锻压、轧制等成形工艺，并且在使用时万一超载，由于塑性变形而能避免忽然断裂，从而提高材料使用的安全可靠性。因此，大多数机器零件除规定具有足够的强度外，还必须具有一定的塑性。一般说来，伸长率达５％或断面收缩率达１０％的材料，即可满足绝大多数零件的规定。
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第二节 硬 度
一、布氏硬度
１试验原理
试验原理如图１-４所示。用直径为犇的硬质合金球，在规定试验力下压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，在试样表面留下球形压痕。用球面压痕单位面积上所承受的平均压力表达布氏硬度值。布氏硬度用符号ＨＢＷ表达。
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第二节 硬 度
２表达措施
布氏硬度的单位为ＭＰａ，但习惯上只标明硬度值，而不标注单位，其表达措施为：在符号ＨＢＷ前写出硬度值，符号背面依次有对应数字注明压头直径、试验力和保持时间（１０～１５ｓ不标注）。
３试验优缺陷及应用范围
布氏硬度试验压痕面积较大，能反应出较大范围内材料的平均硬度，测得成果较精确、稳定，但操作不够简便。又因压痕大，对金属表面的损伤大，故不适宜测试薄件或成品件。目前重要用来测定有色金属及退火、正火、调质钢的原材料、半成品及性能不均匀的材料（如铸铁）。
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第二节 硬 度
二、洛氏硬度
１试验原理
试验原理如图１-５所示。用顶角为１２０°的金刚石圆锥体或直径为φ１．５８８ｍｍ的淬火钢球做压头，以规定的试验力使其压入试样表面。试验时，先加初试验力，然后加主试验力。在保留初试验力的状况下，根据试样表面压痕深度，确定被测金属材料的洛氏硬度值。
２常用洛氏硬度标尺及合用范围
为了能用一种硬度计测量较大范围的硬度，洛氏硬度采用了常用的三种硬度标尺，分别以ＨＲＡ、ＨＲＢ、ＨＲＣ表达，其中ＨＲＣ应用最广，一般经淬火处理的钢或工具都采用ＨＲＣ测量。洛氏硬度的试验条件和应用范围见表１-２。
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