金屬材料的力學(xué)性能體現(xiàn)在哪些方面？
金屬材料的力學(xué)性能體現(xiàn)在哪些方面？
金屬材料的力學(xué)性能是指材料在外力作用時(shí)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(jì)人員與工藝人員*為關(guān)心的一個(gè)重要問(wèn)題，是設(shè)計(jì)和制造零件*重要的指標(biāo)，也是評(píng)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(jì)零件、選用材料時(shí)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(mǎn)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(duì)其化學(xué)成分范圍作了規(guī)定之外，還對(duì)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(lèi)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(wàn)別，而且受力狀況和工作環(huán)境也各式各樣。要找到一個(gè)能滿(mǎn)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?cè)诠ぷ鲿r(shí)受到力、介質(zhì)及溫度等的作用。對(duì)所有的零件來(lái)說(shuō)，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(dòng)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(dòng)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(duì)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(jì)零件時(shí)選用材料的依據(jù)。在測(cè)定材料力學(xué)性能指標(biāo)中*簡(jiǎn)便*通用的方法是用光滑試樣在單軸拉伸試驗(yàn)中測(cè)定的(如屈服極限、強(qiáng)度極限等這些常用指標(biāo))；更簡(jiǎn)便的而不必破壞樣品的試驗(yàn)法是硬度試驗(yàn)法。所測(cè)得的硬度值同拉伸試驗(yàn)時(shí)所求的強(qiáng)度值有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系；而且對(duì)脆性材料來(lái)講，硬度法能測(cè)得拉伸試驗(yàn)無(wú)法測(cè)得的數(shù)據(jù)。
為了測(cè)定材料在動(dòng)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(cè)定金屬斷裂時(shí)所需之功，從而判斷材料在使用中的安全可靠程度。近年來(lái)，發(fā)展起來(lái)的斷裂力學(xué)，將材料的斷裂過(guò)程與裂紋擴(kuò)展時(shí)所需之功聯(lián)系起來(lái)，規(guī)定了材料的“斷裂韌性值”，它對(duì)精確地估價(jià)材料使用壽命和設(shè)計(jì)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(duì)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(guò)設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)方法盡可能地使試驗(yàn)所測(cè)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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