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金属材料的常用力学性能指标主要包括?

归档日期:07-29       文本归类:低空性能      文章编辑:爱尚语录

  金属材料的常用力学性能指标主要包括:弹性和刚度、强度、塑性、硬度、冲击韧度、断裂韧度及疲劳强度等,它们是衡量材料性能极其重要的指标。

  1、强度:材料在外力(载荷)作用下,抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。

  2、屈服点(бs):称屈服强度,指材料在拉抻过程中,材料所受应力达到某一临界值时,载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值,单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。

  3、抗拉强度(бb)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。如铝锂合金抗拉强度可达689.5MPa。

  4、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。

  6、硬度:指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力,常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。

  7、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)。

  由于硬度试验仅在金属材料表面局部体积内产生很小的压痕,所以用硬度试验还可以检查金属材料表面层质量,如脱碳与增碳。在实际生产中作为紧固件产品质量检查、制订合理加工工艺的最常用的重要试验方法。在产品设计图样的技术条件中,硬度也是一项主要技术指标。

  常见不规范表达有:HRC32、HV385。常用的硬度试验方法有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、表面洛氏和显微硬度等。根据被测工件的直径、规格、材料种类和标准规范,把维氏硬度试验作为机械和物理性能中的仲裁检验项目,在机械装备行业中使用很广泛。

  如紧固件行业测定螺栓表面硬度,在头部平面、紧固件末端或无螺纹杆部,测定时用最小载荷为98N,即HV10;测定螺栓表面硬度与心部硬度之间误差,用最小载荷为29.4N,即HV0.3;测定螺母表面硬度用最小载荷为294N,即HV30。

  但是,由于维氏硬度对试样表面要求高,压痕对角线长度d的测定较麻烦,工作效率不如洛氏硬度高,不适于大批量测试。为此,洛氏硬度则使用较广泛,它的优点是测量迅速、简便,压痕较小,可用于测量成品、半成品,不损坏工件。

  同时由于压痕较小,测量的硬度值不够准确,数据重复性差,对试验结果应进行正确处理,并认真分析影响硬度试验结果的主要因素,才能大大提高硬度测试的准确性,保证检测数据的真实性和有效性。

  塑性是指金属材料在载荷外力的作用下,产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个指标来衡量。

  硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。它是金属材料的重要性能指标之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

  强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏(过量塑性变形或断裂)的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式,所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联系,使用中一般较多以抗拉强度作为最基本的强度指针。

  金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能,主要有以下四个方面:

  ⑴切削加工性能:反映用切削工具(例如车削、铣削、刨削、磨削等)对金属材料进行切削加工的难易程度。

  ⑵可锻性:反映金属材料在压力加工过程中成型的难易程度,例如将材料加热到一定温度时其塑性的高低(表现为塑性变形抗力的大小),允许热压力加工的温度范围大小,热胀冷缩特性以及与显微组织、机械性能有关的临界变形的界限、热变形时金属的流动性、导热性能等。

  ⑶可铸性:反映金属材料熔化浇铸成为铸件的难易程度,表现为熔化状态时的流动性、吸气性、氧化性、熔点,铸件显微组织的均匀性、致密性,以及冷缩率等。

  ⑷可焊性:反映金属材料在局部快速加热,使结合部位迅速熔化或半熔化(需加压),从而使结合部位牢固地结合在一起而成为整体的难易程度,表现为熔点、熔化时的吸气性、氧化性、导热性、热胀冷缩特性、塑性以及与接缝部位和附近用材显微组织的相关性、对机械性能的影响等。

  机械性能也叫力学性能,常用力学性能包括四大指标:1.强度指标,分为抗拉强度、屈服强度等;2.硬度指标,有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等;3.塑性指标,有断面收缩率和伸长率;4.韧性指标,为冲击韧性。

  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。

  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

  硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物体压入的能力。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。

  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ak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,

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