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金属材料性能

时间: 2011-07-25 15:00 来源: 作者: 点击:
为更合理使用金属材料,充分发挥其作用,必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。

材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性),力学性能也叫机械性能。

材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。

(一)、机械性能

机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。

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。
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。
5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。
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)。


对低碳钢拉伸的应力——应变曲线分析

1.弹性:εe=σe/E, 指标σe,E
2.刚性:△L=P·l/E·F 抵抗弹性变形的能力强度
3.强度: σs---屈服强度,σb---抗拉强度
4.韧性:冲击吸收功Ak
5.疲劳强度: 交变负荷σ-1<σs
6.硬度 HR、HV、HB

Ⅰ阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力—应变曲线为一直线,此阶段应力最高限称为材料的比例极限σe.
Ⅱ阶段 屈服阶段 当应力增加至一定值时,应力—应变曲线出现水平线段(有微小波动),在此阶段内,应力几乎不变,而变形却急剧增长,材料失去抵抗变形的能力,这种现象称屈服,相应的应力称为屈服应力或屈服极限,并用σs表示。
Ⅲ阶段 为强化阶段,经过屈服后,材料又增强了抵抗变形的能力。强化阶段的最高点所对应的应力,称材料的强度极限。用σb表示,强度极限是材料所能承受的最大应力。
Ⅳ阶段 为颈缩阶段。当应力增至最大值σb后,试件的某一局部显著收缩,最后在缩颈处断裂。

对低碳钢σs与σb为衡量其强度的主要指标。

刚性:△L=P·l/E·F,抵抗弹性变形的能力。

P---拉力,l---材料原长,E---弹性模量,F---截面面积

塑性变形:外力去处后,不能恢复的变形,即残余变形称塑性变形。

材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力,称为材料的塑性或延伸性。

衡量材料塑性的两个指标是延伸率和断面收缩率。

延伸率δ=(△l0/l)×100% 断面收缩率ψ=((A-A1)/A)×100%

韧性(冲击韧性):常用冲击吸收功 Ak 表示,指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的力。

疲劳强度:材料抵抗无限次应力(107)循环也不疲劳断裂的强度指标,交变负荷σ-1<σs为设计标准。

硬度:材料软硬程度。

测定硬度试验的方法很多,大体上可以分为弹性回条法(肖氏硬度)压入法(布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度)和划痕法(莫氏硬度)等三大类,生产上应用最广泛的是压入法。它是将一定形状、尺寸的硬质压头在一定大小载荷作用下压入被测材料表层,以留下的压痕表面面积大小或深度计算材料的硬度值。

由于硬度测定时的测定规范,所用仪器设备等不同,用压入法井台测定材料的硬度的方法也有多种。

常用的方法是布氏硬度法(HB),维氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。

(二)、工艺性能

指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。

8、铸造性能:指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能,主要包括流性能、充满铸模能力;收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力;偏析指化学成分不均性。
9、焊接性能:指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法,把两个或两个以上金属材料焊接到一起,接口处能满足使用目的的特性。
10、顶气段性能:指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。
11、冷弯性能:指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α(外角)或弯心直径d对材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,则材料的冷弯性愈好。
12、冲压性能:金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。
13、锻造性能:金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。

(三)、化学性能

指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。

14、耐腐蚀性:指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。
15、抗氧化性:指金属材料在高温下,抵抗产生氧化皮能力。(end)

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