金属材料力学性能检测

随着科学技术的飞速发展，科技产品正朝着容量大、效能高、重量轻、成本低、寿命长的方向发展。尤其是兵器、航空航天、核工业等行业的发展对材料性能提出了更高要求，促进了各种材料的发展。材料力学性能检测对研制和发展新材料、改进材料质量、限度发掘材料潜力、分析材料制作故障、确保材料制件设计合理，以及材料使用维护的安全可靠，都是必不可少的手段，因此必须加强和提升对材料性能的检测能力。
材料力学性能测试主要研究材料变形、断裂规律和各力学性能指标的本质、意义及受内外因素影响时的变化规律，为正确选择材料、合理进行工程设计、制订热处理工艺和提高产品质量等提供有关材料性能方面的依据。
本书是在借鉴国内外相关资料的基础上，根据目前理化检测从业人员资格鉴定的实际情况和需要编写的。本书与一般金属材料力学性能测试培训教材的区别主要体现在以下几方面：一是在基本理论方面,本书明确地阐述了金属材料力学性能指标的物理意义、技术意义、测试方法原理及其在外界条件下的变化规律；二是在应用方面,本书结合各行业金属材料力学性能测试的要求,选取了一些具有行业应用特点的工件,介绍了它们的材料力学性能测试要点；三是本书从各行业金属材料力学性能测试工作的差异性考虑,介绍了一些不常使用的金属材料力学性能测试技术。
本书可满足各行业金属材料力学性能检测的公共培训需求,考虑到各工业部门的不同情况,书中还补充了必要的材料、工艺、行业标准和规范及一些特殊技术的内容,以使培训收到更好的效果。在本书的编写中,除了参考了国内外公开出版的一些专著、教材、手册、期刊外,还特别参考了兵器工业、航空工业的内部培训教材,在此对有关作者表示衷心感谢。
限于编者水平,疏漏之处在所难免，热诚欢迎读者提出宝贵意见并予以指正。
作者

本书较系统地阐明了金属材料力学性能检测各试验方法的原理、试验程序及相关标准的应用，强调宏观规律和微观机理的结合；重点讨论了各种方法在检测领域中的应用；反映了国内外新的试验方法及发展趋势。本书在层次安排上由浅入深，注重基本实践和基本理论，介绍了拉伸、硬度、冲击、扭转、弯曲、压缩、剪切、磨损等金属材料力学性能试验的基本概念、意义、范围、原理、方法和分析等，详细介绍了各工艺试验方法及应用，同时介绍了疲劳、蠕变和断裂力学等相关知识。本书还融入了编写组成员多年从事材料力学性能测试工作积累的经验和在培训教学中的一些体会。
本书可用于兵器及其他行业金属材料力学性能检测人员的培训，也可用于辅助金属材料力学性能检测人员进行专业知识的学习和实际操作。

序
前言
章 基础知识1
节 金属学基础知识1
一、金属的晶体结构1
二、金属的结晶3
三、铁碳相图4
第二节 金属的热处理6
一、热处理工艺6
二、金属常用热处理与性能的关系11
第三节 金属材料分类及牌号表示方法12
一、金属材料的分类12
二、金属材料牌号表示方法14
第四节 金属材料力学性能样品制备22
一、钢及钢产品力学性能试验的取样和制样22
二、钛及钛合金产品力学性能试验取样位置27
三、变形铝、镁及其合金产品力学性能试验的取样28
四、铜及铜合金产品力学性能试验的取样28
五、焊接接头、焊缝及熔敷金属力学性能试验的取样和制样30
第五节 金属材料的性能及力学性能试验的意义与作用35
一、金属材料的性能35
二、金属材料力学性能试验的意义及作用36
思考题36
第二章 金属材料的拉伸试验37
节 拉伸过程中的力学现象、断裂特征和相关术语38
一、应力及应变38
二、拉伸过程中的力学现象及断裂特征39
三、术语44
第二节 金属拉伸试样45
一、拉伸试样的分类45
二、试样的形状及尺寸46
三、试样的制备47
第三节 试验设备48
一、拉伸试验机48
二、引伸计49
三、高、低温试验辅助装置49
第四节 强度和塑性指标的测定50
一、准备工作50
二、强度指标测定53
三、塑性指标测定56
第五节 弹性模量、泊松比、应变硬化指数和塑性应变比的测定59
一、弹性模量和泊松比的测定59
二、应变硬化指数和塑性应变比的测定61
第六节 高、低温拉伸试验64
一、高温拉伸试验64
二、低温拉伸试验66
第七节 试验结果的处理、数值修约及影响因素67
一、试验结果的处理67
二、试验结果的数值修约及试验条件表示68
三、影响拉伸试验结果的主要因素68
思考题69
第三章 金属硬度试验70
节 金属材料的硬度及试验分类和发展趋势70
一、金属材料的硬度70
二、金属材料硬度试验的分类70
三、金属材料硬度试验的发展趋势71
第二节 布氏硬度试验73
一、试验特点73
二、试验原理73
三、试样的要求75
四、试验设备75
五、试验操作要点75
六、试验结果表示及处理77
七、硬度计的日常检查方法77
第三节 洛氏硬度试验77
一、试验特点77
二、试验原理77
三、试样的要求79
四、试验设备80
五、试验操作要点81
六、试验结果的表示81
七、硬度计的日常检查方法82
第四节 维氏硬度试验82
一、试验特点82
二、试验原理82
三、试样的要求83
四、试验设备84
五、试验操作要点85
六、试验结果表示及处理86
七、硬度计的日常检查方法86
第五节 里氏硬度试验86
一、试验特点86
二、试验原理87
三、试样的要求87
四、试验设备87
五、试验操作要点88
六、试验结果表示及处理88
七、硬度计的日常检查方法88
第六节 肖氏硬度试验89
一、试验特点89
二、试验原理89
三、试样的要求89
四、试验设备89
五、试验操作要点90
六、试验结果表示及处理90
七、硬度计的日常检查方法90
第七节 努氏硬度试验91
一、试验特点91
二、试验原理91
三、试样的要求92
四、试验设备92
五、试验操作要点92
六、试验结果表示及处理93
七、硬度计的日常检查方法93
思考题94
第四章 金属冲击试验95
节 夏比摆锤冲击试验原理96
第二节 夏比冲击试样与试验设备97
一、试样97
二、试验设备99
第三节 室温、高温和低温冲击试验100
一、试验前准备工作100
二、试验操作要点101
三、冲击试验结果处理102
第四节 金属韧脆转变温度及测量方法103
一、金属的冷脆现象及韧脆转变温度103
二、韧脆转变温度的测量方法105
三、剪切断面率的测定105
四、侧膨胀值的测定106
第五节 影响冲击试验结果的主要因素107
一、与样品取样和制备有关的因素107
二、与试验机有关的因素108
三、与试验过程有关的因素108
第六节 导向落锤试验108
一、试验原理109
二、试样109
三、裂纹源焊道109
四、试验装置109
五、试验操作要点110
六、试验结果评定112
第七节 夏比摆锤仪器化冲击试验112
一、试验原理112
二、试样112
三、试验装置112
四、试验步骤113
五、试验结果评定和处理113
思考题115
第五章 其他静载下的力学性能试验116
节 金属扭转试验116
一、扭转试验的特点及应用116
二、扭转试验原理117
三、扭转试样及试验设备119
四、扭转力学性能指标的测定120
五、扭转试样的断裂分析122
第二节 金属弯曲试验123
一、弯曲试验的特点及应用123
二、弯曲试验原理123
三、弯曲试样125

本书较系统地阐明了金属材料力学性能检测各试验方法的原理、试验程序及相关标准的应用，强调宏观规律和微观机理的结合；重点讨论了各种方法在检测领域中的应用；反映了国内外新的试验方法及发展趋势。本书在层次安排上由浅入深，注重基本实践和基本理论，介绍了拉伸、硬度、冲击、扭转、弯曲、压缩、剪切、磨损等金属材料力学性能试验的基本概念、意义、范围、原理、方法和分析等，详细介绍了各工艺试验方法及应用，同时介绍了疲劳、蠕变和断裂力学等相关知识。本书还融入了编写组成员多年从事材料力学性能测试工作积累的经验和在培训教学中的一些体会。
本书可用于兵器及其他行业金属材料力学性能检测人员的培训，也可用于辅助金属材料力学性能检测人员进行专业知识的学习和实际操作。

本书与一般金属材料力学性能测试培训教材的区别主要体现在以下几方面：一是在基本理论方面,本书明确地阐述了金属材料力学性能指标的物理意义、技术意义、测试方法原理及其在外界条件下的变化规律；二是在应用方面,本书结合各行业金属材料力学性能测试的要求,选取了一些具有行业应用特点的工件,介绍了它们的材料力学性能测试要点；三是本书从各行业金属材料力学性能测试工作的差异性考虑,介绍了一些不常使用的金属材料力学性能测试技术。