作為(wéi)機械設計人員,一定要掌握各種常用材料的性能,這樣才能在(zài)設計時得心(xīn)應手(shǒu)的選擇合適的(de)材料。下麵將對金屬材料的主要性能進行描述。
金(jīn)屬材料的力學性能又稱機械性能,是材(cái)料在力(lì)的作用(yòng)下所表現出來的性能。力學(xué)性能對金屬材料(liào)的使用性能和工藝性(xìng)能有著非常重要(yào)的影響。金屬材料的主要力學性能有:強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。
一、強度與塑形
金屬材料(liào)的強度(dù)和(hé)塑形是通過拉伸試驗測定出來的。強度是金屬材料在力的作用下,抵抗塑形變形和斷裂的能力。
強(qiáng)度有多種判據(jù),工(gōng)程上以屈服點和抗拉強度**為常(cháng)用。屈服點:是(shì)指拉伸式樣產生屈服現象時的應力。拉(lā)伸強度:指金屬材料(liào)在(zài)拉斷前所能承受的**大應力。屈服點和抗拉強度在選擇、評定金屬材料及設計機械零件時具有(yǒu)重要意義。由於(yú)機器零(líng)件或構件工(gōng)作時,通常不允許發生塑性變形(xíng),因此(cǐ)多以屈服點作為強度設計的依據。對於脆性(xìng)材料,因斷裂前基本不發生塑性變形,故無屈服點可(kě)言,在強(qiáng)度計算(suàn)時,則以(yǐ)抗拉強度為依據。
塑(sù)性是(shì)指金屬材(cái)料產生塑性變形而不被破壞的能(néng)力,良好的塑性不僅是金屬進行軋製、鍛造、衝壓(yā)、焊接的必要條件,而且在使用時萬一超載,由(yóu)於產生塑性變形,能夠避免突然斷裂。
二、硬度
金屬材(cái)料抵抗局部(bù)變形,特別是塑性變(biàn)形、壓痕的能力,稱(chēng)為硬度。硬度是(shì)衡量(liàng)金屬軟硬的判斷。硬度直接影響到材料的耐磨性及切削加(jiā)工性,因為機械製造中的刃具、量具、模具及工件的耐磨表麵都應具有足夠的硬度,才能保證其使用性能(néng)和壽命。若所加工的金屬坯料的硬度過高時,則(zé)給切削加工(gōng)帶來困難。
三、韌性
金(jīn)屬材料(liào)斷裂前吸(xī)收的變形能量稱為韌(rèn)性。
四、疲勞強度
機械上許多(duō)零(líng)件、如曲軸、齒輪、連杆、彈簧等是在周期性或非周期性動載(zǎi)荷的作用下工作的(de)。這些承受疲勞載(zǎi)荷的零件發生(shēng)斷裂時,其應力往往大大低於該材料的強度極限,這種斷裂稱作疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂的原因,一般認為是由於材料含(hán)有雜質、表麵劃痕及(jí)其它能引起應力集中的缺(quē)陷,導致產生微裂紋。這種微裂紋隨應力循環次數的增加而逐漸擴展,致(zhì)使零件有效截麵逐步縮減,直至不能承受所加載荷而突然斷裂。
為了提高(gāo)零件的疲勞強度,除(chú)應改善其結構形狀。減少應(yīng)力集中外,還可(kě)采取(qǔ)表麵強化的方法,如提高零件的表麵質量、噴丸處理、表麵熱處理等。同時,應控製(zhì)材料的(de)內部質量(liàng),避免氣孔。夾雜(zá)等缺陷。