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金属材料的物理性质在工程中的影响以及疲劳破坏的危害.doc金属材料的物理性质在工程中的影响以及疲劳破坏的危害
金属材料的物理性质在工程中的影响以及疲劳破坏的危害
所谓金属材料,是指金属元素或金属元素为主构成的材料,具有金属的性质。我们常说的纯金属和合金(当然还有金属材料金属间化合物和特种金属材料等)都在金属材料这个大的范畴中。在实际的工程中,我们对于纯金属的应用很少,更多的研究和使用合金。材料力学和工程力学所研究的金属材料,可以分为塑性材料和脆性材料两大类。工程中常用的低碳钢和铸铁,分别属于塑性材料和脆性材料。一旦某种材料的构件,其载荷超出其力学极限,材料会发生破坏,不同金属材料的物理性质则为我们提供了它们的力学极限,指导生产生活中的选择。但并非所有破坏是在载荷超出力学极限才会发生,疲劳就是特殊的例子。所以,为了工程的安全,我们必须对于疲劳破坏进行深入的研究和了解。
1 金属材料的物理性质在工程中的影响
对于低碳钢和铸铁而言,都是典型的铁碳合金。近乎相同的化学组成,使铸铁和低碳钢在化学性质上并没有明显差异,,灰铸铁HT200抗拉强度是200MPa)。所以就抗拉性能而言,塑性材料较好。铸铁的拉压刚度则有明显区别,抗拉强度远低于抗压强度。对于塑性材料,其拉,压强度基本相同。塑性材料的抗剪能力很低,很容易发生剪切破坏。这一现象在生产生活中比较常见,当塑性材料受拉发生断裂时,我们会发现其断口并非水平,而是大约成倾斜45度,这正是由于剪切破坏造成的。同理,铸铁在拉伸变形时,断口大致成水平,这便是拉断破坏的结果。
以低碳钢为代表的塑性材料,具有更好的韧性和延展性,这就使得塑性材料的构件便于加工(便于切削等),也使得塑性材料常用于热锻,冷锻等加工手法中。
比起塑性材料,脆性材料具有很好的吸振性,在实际的生产和生活中,振动会是一柄双刃剑,他在造福人类的同时也为生产生活埋下了隐患,必要时候,需要减振来避免麻烦或危险,此时,脆性材料就成为了不错的选择。
另外以铸铁为代表的脆性材料的高硬度高脆性决定其必然具有很好的耐磨性,所以在机械制造中,耐磨构件可以选择脆性材料。
2 疲劳破坏
物理性质决定材料的力学性能,外载荷超出力学承载能力,必然发生相应破坏。在实际生产和生活中,很多破坏发生时,外载荷却远低于材料的力学承载能力。
汽车车内的轴承,不断与车轮,车轴进行着往复的相互运动,当我们的车子行驶累计到一定里程时,我们车子的轴承可能突然发生破坏,在行驶的途中,这是相当危险的。我们不禁要问,车子每天都是这样跑的,轴承破坏时的路况、载重量等因素与平日里是一模一样的,并没有过载工作,但今天轴承在安全力学极限范围内的突然破坏,着实让人费解。
除了汽车轴承破坏,航空发动机高压涡***的裂纹,柴油机齿轮的失效等,这些破坏,都属于我们接下来要说的疲劳破坏。
疲劳,究其定义,是指材料、零件和构件在循环加载下,在某点或某些点产生局部的永久性损伤,并在一定循环次数后形成裂纹、或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。通

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  • 上传人小博士
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  • 时间2017-07-25