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金屬材料的力學(xué)性能?

閱讀：24發(fā)布時間：2024-12-16

金屬材料的力學(xué)性能?
金屬材料具有許多良好的性能，因此被廣泛地應(yīng)用于制造各種構(gòu)件、機(jī)械零件、工具和日常生活用具。金屬材料的性能包含工藝性能和使用性能兩方面。工藝性能是指制造工藝過程中材料適應(yīng)加工的性能(如鑄造性能、可鍛性能、焊接性能及切削加工性能等)；使用性能是指金屬材料在使用條件下所表現(xiàn)出來的性能，它決定了材料的應(yīng)用范圍、安全可靠性及使用壽命，包括力學(xué)性能、物理和化學(xué)性能。
　　金屬材料的力學(xué)性能是指材料在外力作用時抵抗變形和破壞的能力，表現(xiàn)為剛性(剛度)、彈性、強(qiáng)度和塑性等。它是設(shè)計人員與工藝人員*為關(guān)心的一個重要問題，是設(shè)計和制造零件*重要的指標(biāo)，也是評定材料質(zhì)量和熱處理工藝的重要參數(shù)。首先，掌握材料的力學(xué)性能是設(shè)計零件、選用材料時的重要依據(jù)，根據(jù)力學(xué)性能的狀況才能決定該材料能否滿足零件的要求。其次，材料的力學(xué)性能指標(biāo)也是控制材料質(zhì)量的重要參數(shù)。每種金屬材料，除了對其化學(xué)成分范圍作了規(guī)定之外，還對它的力學(xué)性能(一定尺寸的試樣，在一定的加工及熱處理狀態(tài)下的性能)指標(biāo)作了較詳細(xì)的規(guī)定。只有達(dá)到所規(guī)定的性能指標(biāo)的材料才算是合格的，才能作為制造各類零件的原材料。
　　機(jī)械零件都在一定的工作條件下服役，不僅尺寸和形狀千差萬別，而且受力狀況和工作環(huán)境也各式各樣。要找到一個能滿足各不相同的工作條件的力學(xué)性能指標(biāo)是不可能的，也是不現(xiàn)實(shí)的。工作條件通常是指它們在工作時受到力、介質(zhì)及溫度等的作用。對所有的零件來說，總是受到外力(載荷)的作用，根據(jù)作用載荷的性質(zhì)可分為靜載荷、沖擊載荷、動載荷和摩擦力等。此外，有些零件和制品除受力作用外，還在一定的腐蝕性介質(zhì)及溫度等特殊環(huán)境下工作，如化工機(jī)械、水力機(jī)械、汽輪機(jī)葉片、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子和鍋爐等。所以，只能根據(jù)載荷的性質(zhì)(靜載、動載、交變載荷)、所接觸的外界環(huán)境(溫度的高低、介質(zhì)的性質(zhì))等對材料在特定的條件下進(jìn)行試驗(yàn)，取得一定的性能指標(biāo)，以其作為檢定材料質(zhì)量及設(shè)計零件時選用材料的依據(jù)。在測定材料力學(xué)性能指標(biāo)中*簡便*通用的方法是用光滑試樣在單軸拉伸試驗(yàn)中測定的(如屈服極限、強(qiáng)度極限等這些常用指標(biāo))；更簡便的而不必破壞樣品的試驗(yàn)法是硬度試驗(yàn)法。所測得的硬度值同拉伸試驗(yàn)時所求的強(qiáng)度值有一定的對應(yīng)關(guān)系；而且對脆性材料來講，硬度法能測得拉伸試驗(yàn)無法測得的數(shù)據(jù)。
　　為了測定材料在動態(tài)載荷下以及在低溫度下的特性，采用了沖擊韌性試驗(yàn)法，以測定金屬斷裂時所需之功，從而判斷材料在使用中的安全可靠程度。近年來，發(fā)展起來的斷裂力學(xué)，將材料的斷裂過程與裂紋擴(kuò)展時所需之功聯(lián)系起來，規(guī)定了材料的“斷裂韌性值”，它對精確地估價材料使用壽命和設(shè)計可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)件具有指導(dǎo)意義。
　　在交變載荷下工作的零件，需要材料有高的疲勞極限；在高溫下受力的零件需要材料有高的蠕變抗力。對于這些性能，一方面要從材料的成分及組織上盡量予以保證；另一方面也要通過設(shè)計合理的試驗(yàn)方法盡可能地使試驗(yàn)所測得的性能能夠更好地符合零件的實(shí)際工作狀況。

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