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金属材料的机械性能

金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能两类。所谓工艺性能是指机械零件在加工制造过程中,金属材料在所定的冷、热加工条件下表现出来的性能。金属材料工艺性能的好坏,决定了它在制造过程中加工成形的适应才能。由于加工条件不同,要求的工艺性能也就不同,如铸造性能、可焊性、可锻性、热处理性能、切削加工性等。所谓使用性能是指机械零件在使用条件下,金属材料表现出来的性能,它包括机械性能、物理性能、化学性能等。金属材料使用性能的好坏,决定了它的使用范围与使用寿命。

在机械制造业中,一般机械零件都是在常温、常压和非强烈腐蚀性介质中使用的,且在使用过程中各机械零件都将承受不同载荷的作用。金属材料在载荷作用下抵抗破坏的性能,称为机械性能〔或称为力学性能〕。

金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要根据。外加载荷性质不同〔例如拉伸、压缩、改变、冲击、循环载荷等〕,对金属材料要求的机械性能也将不同。常用的机械性能包括:强度、塑性、硬度、冲击韧性、屡次冲击抗力和疲劳极限等。下面将分别讨论各种机械性能。



强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏〔过量塑性变形或断裂〕的性能。由于载荷的作用方式有拉伸、压缩、弯曲、剪切等形式,所以强度也分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。各种强度间常有一定的联络,使用中一般较多以抗拉强度作为最根本的强度指标。



塑性是指金属材料在载荷作用下,产生塑性变形〔永久变形〕而不破坏的才能。



硬度是衡量金属材料软硬程度的指标。目前消费中测定硬度方法最常用的是压入硬度法,它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测试的金属材料外表,根据被压入程度来测定其硬度值。

常用的方法有布氏硬度〔HB〕、洛氏硬度〔HRA、HRB、HRC〕和维氏硬度〔HV〕等方法。



前面所讨论的强度、塑性、硬度都是金属在静载荷作用下的机械性能指标。实际上,许多机器零件都是在循环载荷下工作的,在这种条件下零件会产生疲劳。



以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的才能叫做冲击韧性。