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          金屬材料的性能及解釋

          來源:江都市新真威試驗機械有限責任公司   2010年11月19日 21:47  

                  為更合理使用金屬材料,充分發(fā)揮其作用,必須掌握各種金屬材料制成的零、構件在正常工作情況下應具備的性能(使用性能)及其在冷熱加工過程中材料應具備的性能(工藝性能)。 材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔點、導電性、導熱性、熱膨脹性、磁性等)、化學性能(耐用腐蝕性、抗氧化性),力學性能也叫機械性能。 材料的工藝性能指材料適應冷、熱加工方法的能力。 (一)、機械性能 機械性能是指金屬材料在外力作用下所表現出來的特性。 1、強度:材料在外力(載荷)作用下,抵抗變形和斷裂的能力。材料單位面積受載荷稱應力。 2、屈服點(бs):稱屈服強度,指材料在拉抻過程中,材料所受應力達到某一臨界值時,載荷不再增加變形卻繼續(xù)增加或產生0.2%L。時應力值,單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。 3、抗拉強度(бb)也叫強度極限指材料在拉斷前承受zui大應力值。單位用牛頓/毫米2(N/mm2)表示。 4、延伸率(δ):材料在拉伸斷裂后,總伸長與原始標距長度的百分比。 5、斷面收縮率(Ψ)材料在拉伸斷裂后、斷面zui大縮小面積與原斷面積百分比。 6、硬度:指材料抵抗其它更硬物壓力其表面的能力,常用硬度按其范圍測定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。 7、沖擊韌性(Ak):材料抵抗沖擊載荷的能力,單位為焦耳/厘米2(J/cm2)。

           (一)對低碳鋼拉伸的應力——應變曲線分析

          1.彈性:εe=σe/E, 指標σe,E

          2.剛性:△L=P·l/E·F 抵抗彈性變形的能力強度

          3.強度: σs---屈服強度,σb---抗拉強度

          4.韌性:沖擊吸收功Ak

          5.疲勞強度: 交變負荷σ-1<σs

          6.硬度 HR、HV、HB Ⅰ階段 線彈性階段 拉伸初期 應力—應變曲線為一直線,此階段應力zui高限稱為材料的比例極限σe. Ⅱ階段 屈服階段 當應力增加至一定值時,應力—應變曲線出現水平線段(有微小波動),在此階段內,應力幾乎不變,而變形卻急劇增長,材料失去抵抗變形的能力,這種現象稱屈服,相應的應力稱為屈服應力或屈服極限,并用σs表示。 Ⅲ階段 為強化階段,經過屈服后,材料又增強了抵抗變形的能力。強化階段的zui高點所對應的應力,稱材料的強度極限。用σb表示,強度極限是材料所能承受的zui大應力。 Ⅳ階段 為頸縮階段。當應力增至zui大值σb后,試件的某一局部顯著收縮,zui后在縮頸處斷裂。 對低碳鋼σs與σb為衡量其強度的主要指標。 剛性:△L=P·l/E·F,抵抗彈性變形的能力。 P---拉力,l---材料原長,E---彈性模量,F---截面面積 塑性變形:外力去處后,不能恢復的變形,即殘余變形稱塑性變形。 材料能經受較大塑性變形而不破壞的能力,稱為材料的塑性或延伸性。 衡量材料塑性的兩個指標是延伸率和斷面收縮率。 延伸率δ=(△l0/l)×100% 斷面收縮率ψ=((A-A1)/A)×100% 韌性(沖擊韌性):常用沖擊吸收功 Ak 表示,指材料在沖擊載荷作用下吸收塑性變形功和斷裂功的力。 疲勞強度:材料抵抗無限次應力(107)循環(huán)也不疲勞斷裂的強度指標,交變負荷σ-1<σs為設計標準。 硬度:材料軟硬程度。 測定硬度試驗的方法很多,大體上可以分為彈性回條法(肖氏硬度)壓入法(布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度)和劃痕法(莫氏硬度)等三大類,生產上應用zui廣泛的是壓入法。它是將一定形狀、尺寸的硬質壓頭在一定大小載荷作用下壓入被測材料表層,以留下的壓痕表面面積大小或深度計算材料的硬度值。 由于硬度測定時的測定規(guī)范,所用儀器設備等不同,用壓入法井臺測定材料的硬度的方法也有多種。 常用的方法是布氏硬度法(HB),維氏硬度法(HV),洛氏硬度法(HR)。

          (二)、工藝性能 指材料承受各種加工、處理的能力的那些性能。

          1、鑄造性能:指金屬或合金是否適合鑄造的一些工藝性能,主要包括流性能、充滿鑄模能力;收縮性、鑄件凝固時體積收縮的能力;偏析指化學成分不均性。

          2、焊接性能:指金屬材料通過加熱或加熱和加壓焊接方法,把兩個或兩個以上金屬材料焊接到一起,接口處能滿足使用目的的特性。

          3、頂氣段性能:指金屬材料能承授予頂鍛而不破裂的性能。

          4、冷彎性能:指金屬材料在常溫下能承受彎曲而不破裂性能。彎曲程度一般用彎曲角度α(外角)或彎心直徑d對材料厚度a的比值表示,a愈大或d/a愈小,則材料的冷彎性愈好。

          5、沖壓性能:金屬材料承受沖壓變形加工而不破裂的能力。在常溫進行沖壓叫冷沖壓。檢驗方法用杯突試驗進行檢驗。

          6、鍛造性能:金屬材料在鍛壓加工中能承受塑性變形而不破裂的能力。 (三)、化學性能 指金屬材料與周圍介質掃觸時抵抗發(fā)生化學或電化學反應的性能。

          7、耐腐蝕性:指金屬材料抵抗各種介質侵蝕的能力。

          8、抗氧化性:指金屬材料在高溫下,抵抗產生氧化皮能力。 
           

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