任何机械零件或工具，在使用过程中，往往要受到各种形式外力的作用。 如起重机上的钢索，受到悬吊物拉力的作用；柴油机上的连杆，在传递动 力时，不仅受到拉力的作用，而且还受到冲击力的作用；轴类零件要受到 弯矩、扭力的作用等等。这就要求金属材料必须具有一种承受机械荷而不 超过许可变形或不破坏的能力。这种能力就是材料的力学性能。金属表现 来的诸如弹性、强度、硬度、塑性和韧性等特征就是用来衡量金属材料材 料在外力作用下表现出力学性能的指标。1.1.1 强度强度是指金属材料在 静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。强度指标一般用单位面积所承受的 载荷即力表示，符号为 σ，单位为 MPa。工程中常用的强度指标有屈服强 度和抗拉强度。屈服强度是指金属材料在外力作用下，产生屈服现象时的 应力，或开始出现塑性变形时的最低应力值，用 σs 表示。抗拉强度是指 金属材料在拉力的作用下，被拉断前所能承受的最大应力值，用 σb 表示。 对于大多数机械零件，工作时不允许产生塑性变形，所以屈服强度是零件 强度设计的依据；对于因断裂而失效的零件，而用抗拉强度作为其强度设 计的依据。1.1.2 塑性塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不 断裂的能力。工程中常用的塑性指标有伸长率和断面收缩率。伸长率指试 样拉断后的伸长量与原来长度之比的百分率，用符号 δ 表示。断面收缩率 指试样拉断后，断面缩小的面积与原来截面积之比，用 y 表示。伸长率和 断面收缩率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金属材料 进行压力加工的必要条件，也是保证机械零件工作安全，不发生突然脆断 的必要条件。1.1.3 硬度硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能 力。硬度的测试方法很多，生产中常用的硬度测试方法有布氏硬度测试法
和洛氏硬度试验方法两种。（一）布氏硬度试验法布氏硬度试验法是用一 直径为 D 的淬火钢球或硬质合金球作为压头，在载荷 P 的作用下压入被测 试金属表面，保持一定时间后卸载，测量金属表面形成的压痕直径 d，以 压痕的单位面积所承受的平均压力作为被测金属的布氏硬度值。布氏硬度 指标有 HBS 和 HBW，前者所用压头为淬火钢球，适用于布氏硬度值低于 450 的金属材料，如退火钢、正火钢、调质钢及铸铁、有色金属等；后者 压头为硬质合金，适用于布氏硬度值为 450~650 的金属材料，如淬火钢等。 布氏硬度测试法，因压痕较大，故不宜测试成品件或薄片金属的硬度。（二） 洛氏硬度试验法洛氏硬度试验法是用一锥顶角为 120°的金刚石圆锥体或 直径为 f1.558mm（1/16 英寸）的淬火钢球为压头，以一不定的载荷压入 被测试金属材料表面，根据压痕深度可直接在洛氏硬度计的指示盘上读出 硬度值。常用的洛氏硬度指标有 HRA、HRB 和 HRC 三种。采用 120°金 刚石圆锥体为压头，施加压为 600N 时，用 HRA 表示。其测量范围为 60～ 85，适于测量合金、表面硬化钢及较薄零件。采用 f1.588mm 淬火钢球为 压头，施加压力为 1000N 时，用 HRC 表示，其测量硬度值范围为 25～1 00，适于测量有色金属、退火和正火钢及锻铁等。采用 120°金刚石圆锥体 为压头，施加压力为 1500N 时，用 HRC 表示，其测量硬度值范围为 20～ 67，适于测量淬火钢、调质钢等。洛氏硬度测试，操作迅速、简便，且压 痕小不损伤工件表面，故适于成品检验。硬度是材料的重要力学性能指标。 一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的强度越高，塑性变形抗力越 大，硬度值也越高。1.1.4 冲击韧性金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲 击韧性，用 ak 表示，单位为 J/cm2。冲击韧性常用一次摆锤冲击弯曲试
验测定，即把被测材料做成标准冲击试样，用摆锤一次冲断，测出冲断试 样所消耗的冲击 AK，然后用试样缺口处单位截面积 F 上所消耗的冲击功 a k 表示冲击韧性。ak 值越大，则材料的韧性就越好。ak 值低的材料叫做脆 性材料，ak 值高的材料叫韧性材料。很多零Bsport件，如齿轮、连杆等，工作时 受到很大的冲击载荷，因此要用 ak 值高的材料制造。铸铁的 ak 值很低， 灰口铸铁 ak 值近于零，不能用来制造承受冲击载荷的零件。