鋼材的力學性能包括(鋼材有哪些主要力學性能)

Q1：鋼材的三項主要力學性能

我印象里材料力學中三大力學性能是剛度、強度、穩定性。。。硬度是材料表面強度和剛度的一個指標，印象里一般不會在分析力學中使用。塑性是韌性材料在達到屈服極限之后所呈現的特性。韌性一般是和脆性一起提到，指的是材料受力變形到破壞時的特性。強度指的是材料抗破壞的能力，具體在設計時所采用的標準不太一樣，比如有時是不可以高過屈服極限，有時是不可以高過斷裂極限。一、鋼材機械性能1.屈服點（σs）鋼材或試樣在拉伸時，當應力超過彈性極限，即使應力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續發生明顯的塑性變形，稱此現象為屈服，而產生屈服現象時的最小應力值即為屈服點。設Ps為屈服點s處的外力，Fo為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo(MPa)。2.屈服強度（σ0.2）有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規定產生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應力，稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度σ0.2。3.抗拉強度（σb）材料在拉伸過程中，從開始到發生斷裂時所達到的最大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。設Pb為材料被拉斷前達到的最大拉力，Fo為試樣截面面積，則抗拉強度σb= Pb/Fo（MPa）。4.伸長率（δs）材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。5.屈強比（σs/σb）鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65，低合金結構鋼為0.65-0.75合金結構鋼為0.84-0.86。6.硬度硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
（1）布氏硬度（HB）以一定的載荷（一般3000kg）把一定大?。ㄖ睆揭话銥?0mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB）。
（2）洛氏硬度（HR）當HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同，分三種不同的標度來表示：HRA：是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度極高的材料（如硬質合金等）。HRB：是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球，求得的硬度，用于硬度較低的材料（如退火鋼、鑄鐵等）。HRC：是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火鋼等）。
（3）維氏硬度（HV）以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值，即為維氏硬度值（HV）。

Q2：鋼材有哪些主要力學性能

力學性能是鋼材最重要的使用性能，包括抗拉性能、塑性、韌性及硬度等。
(1)抗拉性能。表示鋼材抗拉性能的指標有屈服強度、抗拉強度、屈強比、伸長率、斷面收縮率。屈服是指鋼材試樣在拉伸過程中，負荷不再增加，而試樣仍繼續發生變形的現象。發生屈服現象時的最小應力，稱為屈服點或屈服極限，在結構設計時，一般以屈服強度作為設計依據?？估瓘姸仁侵冈嚇永鞎r，在拉斷前所承受的最大荷載與試樣原橫截面面積之比。鋼材的屈服點（屈服強度）與抗拉強度的比值，稱為屈強比。屈強比越大，結構零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強比為0.6～0.65，低合金結構鋼為0.65～0.75，合金結構鋼為0.84～0.86。伸長率是指金屬材料在拉伸時，試樣拉斷后，其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比;
斷面收縮率是指金屬試樣拉斷后，其縮頸處橫截面面積的最大縮減量與原橫截面面積的百分比。伸長率和斷面收縮率越大，鋼材的塑性越好。
(2)冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下抵抗彎曲變形的能力，表示鋼材在惡劣條件下的塑性。鋼材按規定的彎曲角度a和彎心直徑d彎曲后，通過檢查彎曲處的外面和側面有無裂紋、起層或斷裂等進行評定。通過冷彎可以揭示鋼材內部的應力、雜質等缺陷，還可用于鋼材焊接質量的檢驗，能揭示焊件在受彎面的裂紋、雜質等缺陷。
(3)沖擊韌性。沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載作用而不破壞的能力。工程上常用一次擺錘沖擊彎曲試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功ak，單位為焦耳(j)。鋼材的沖擊韌性是衡量鋼材質量的一項指標，特別對經常承受荷載沖擊作用的構件，如重量級的吊車梁等，要經過沖擊韌性的鑒定。沖擊韌性越大，表明鋼材的沖擊韌性越好。
(4)硬度。硬度是指金屬抵抗硬物體壓人其表面的能力，硬度不是一個單純的物理量，而是反映彈性、強度、塑性等的一個綜合性能指標。硬度的表示方法有布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度。最常用表示方法為布氏硬度，是用一定直徑的球體（鋼球或硬質合金球），以相應的試驗力壓人試樣表面，經規定的保持時間后，卸除試驗力，測表面壓痕直徑計算其硬度值。
(5)疲勞破壞。鋼材在交變應力作用下，應力在遠低于靜荷載抗拉強度的情況下突然破壞，甚至在低于靜荷載屈服強度時即發生破壞，這種破壞稱為疲勞破壞。鋼材疲勞破壞的應力指標用疲勞強度（或稱疲勞極限）來表示，它是指試件在交變應力的作用下，不發生疲勞破壞的最大應力值。一般把鋼材承受交變荷載1×107周次時不發生破壞所能承受的最大應力作為疲勞強度。設計承受交變荷載且需進行疲勞驗算的結構時，應當了解所用鋼材的疲勞強度。

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