作為機械設計人員,一定要掌握各種常用材料的性能(néng),這樣才能在(zài)設計時得心應手的選擇(zé)合(hé)適的(de)材料。下麵(miàn)將對金(jīn)屬材料(liào)的主要性能進行描述。
金屬材料的力學性能又稱機械(xiè)性能,是材料在力的作(zuò)用下所表現(xiàn)出來的性(xìng)能。力學性能對(duì)金屬材(cái)料的使用性能和工藝性能有著非常重(chóng)要的影響。金屬材料的(de)主要力學性能有:強度、塑性、硬度、韌性、疲(pí)勞強度等。
一、強度與塑形
金屬材料的強度(dù)和塑形是通過拉(lā)伸試驗測定出來的。強度是金(jīn)屬材料在(zài)力的作用下(xià),抵抗塑形變形和斷裂的能力。
強度有多種判(pàn)據,工程(chéng)上以屈(qū)服點和抗拉強度**為常用(yòng)。屈服點:是指拉伸式樣產生屈服現象時的應力。拉伸強(qiáng)度:指金屬材料(liào)在拉斷前所能承受的**大應力。屈服點和抗拉強度在選擇(zé)、評定(dìng)金(jīn)屬材料(liào)及設計機械零件(jiàn)時具有重要意義。由於機器零件或(huò)構件工作時,通常(cháng)不允許發(fā)生塑性變形,因(yīn)此多以屈服點作為強(qiáng)度設計的依據。對於脆性材料,因(yīn)斷裂前基本不發生塑性變形,故無屈服點可言,在強度計算時(shí),則以抗拉強度(dù)為(wéi)依據。
塑性是指金屬材料產生塑性變形而不被破壞的能力,良好的(de)塑性不僅是金屬進行軋製(zhì)、鍛造(zào)、衝壓、焊接的必要條件,而且在使用時萬一超載,由於產生塑性變形,能夠避免突然斷裂。
二、硬度
金屬材料抵抗局部變形,特別是(shì)塑性變形、壓痕的能力,稱為硬度。硬度是衡量金屬軟硬的(de)判斷。硬度(dù)直接(jiē)影響到材(cái)料(liào)的耐磨性及切削(xuē)加(jiā)工性,因為機械製造中的(de)刃具、量具、模具及(jí)工(gōng)件的耐磨表(biǎo)麵都應具有足夠的硬(yìng)度,才能保證(zhèng)其使用(yòng)性能和壽命(mìng)。若(ruò)所加工的金(jīn)屬坯料的硬度過高時(shí),則(zé)給切削(xuē)加工帶來困(kùn)難。
三、韌性
金屬材料斷裂前吸收的變形能量稱為韌性。
四、疲勞強度(dù)
機械上許多零件、如曲軸、齒輪、連杆、彈簧等是在周期性或非(fēi)周期性動載荷的作用下工作(zuò)的。這些承受疲勞載荷的零件發生斷裂時,其應力往往大(dà)大低於該材料的(de)強度極限,這種斷裂(liè)稱作疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂的原因,一般認為是由於材料含有雜質、表麵劃痕及其它能引起應力集(jí)中的缺陷(xiàn),導(dǎo)致產生微裂紋。這種微裂紋隨應力循環次數的增加而逐(zhú)漸擴展,致使零件有效(xiào)截麵逐(zhú)步縮(suō)減,直至不能承受所加載荷而突然斷裂。
為了提高零件的疲勞強度,除應改善其結(jié)構形狀。減少應力集(jí)中外,還可采(cǎi)取(qǔ)表麵強化的方法,如提高零件的(de)表麵質量、噴丸處理、表麵熱(rè)處理等(děng)。同時,應控製材料的(de)內部質量,避免氣孔。夾雜等缺(quē)陷。