金属拉伸试验 力学性能试验 材料物理性能检测

金属的力学性能是指金属材料在不同环境（温度、介质、湿度等）下，承受各种外加载荷（拉伸、压缩、弯曲、扭转、冲击、交变应力等）时所表现出的力学特征。以下是一些常见的金属力学性能指标和相关特性：

一、强度指标

1. 屈服强度（бs） ：材料在拉伸过程中，应力达到某一临界值时，载荷不再增加而变形却继续增加或产生0.2%L（L为标距）的变形时的应力值。是设计承受静载机件或构件时的主要依据。

2. 抗拉强度（бb） ：也叫强度极限，指材料在拉断前承受的Zui大应力值。对于韧性金属是表征其极限均匀塑性变形的抗力，即塑性失稳的起始应力；对于脆性金属则表征其断裂抗力。常用作评定金属的指标，对于脆性金属也是设计的依据。

二、塑性指标

1. 延伸率（δ） ：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。工程上常将δ≥5%的材料称为塑性材料（如常温静载的低碳钢、铝、铜等）；而把δ≤5%的材料称为脆性材料（如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等）。

2. 断面收缩率（Ψ） ：材料在拉伸断裂后，断面Zui大缩小面积与原断面积的百分比。塑性指标反映了材料具有一定的塑性容量，可以使工件受载时通过局部发生的塑性变形而使应力重新分布，减少应力集中和金属脆断倾向，也使金属冷变形成型工艺成为可能。

三、硬度指标

硬度指材料抵抗其它更硬物压入其表面的能力。常见的硬度指标有：

1. 布氏硬度（HBS、HBW）：通过一定直径的硬质合金球压头施加试验力，压入材料表面，保持规定时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径计算硬度。

2. 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）：用金刚石圆锥或钢球压头，先后施加初试验力和主试验力，压入材料表面，卸除主试验力，测量残余压痕深度计算硬度。

3. 维氏硬度（HV）：用相对面夹角为136°的金刚石正四棱锥压头，在规定试验力下压入材料表面，保持规定时间后卸除试验力，测量压痕对角线长度并计算硬度。硬度是一个综合指标，代表了强度、塑性等力学性能的综合性。

四、韧性指标

1. 冲击韧性（Ak） ：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米²(J/cm²)。冲击韧性试验是综合应用较高冲击速度和缺口试棒的应力集中，来测定金属从变形到断裂所消耗的冲击能量的大小。

2. 静力韧度：在静载情况下可用应力 - 应变曲线下的面积来衡量，是以断裂前单位体积吸收的变形功作为韧性的定量指标。

五、疲劳性能

疲劳强度是指材料对交变应力表现出来的性质。金属在交变载荷长时间作用下，所受应力低于屈服强度也可能发生突然断裂，且断裂前往往没有明显的塑性变形。常用的疲劳性能指标有疲劳极限等。

六、其他相关性能和特点

1. 弹性：金属材料在外力消失时，能使材料恢复原先尺寸的一种特性。

2. 刚性：抵抗弹性变形的能力。

3. 超塑性：某些金属在特定的组织状态下（主要是超细晶粒）、特定的温度范围内和一定的变形速度下表现出极高的塑性，伸长率可达百分之几百甚至百分之几千。

4. 应力应变曲线：反映材料在受力过程中应力和应变的变化关系，典型曲线包括弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段等。

金属力学性能对于材料的选择、工程设计、加工工艺以及材料失效分析等都具有极其重要的意义。不同的金属材料具有不同的力学性能组合，并且这些性能会受到成分、组织结构、加工工艺、热处理等多种因素的影响和调控。