作為機械設計人員,一定要掌握各種常用材料的性能,這樣才能在設計時得(dé)心應手的選擇合適的材料(liào)。下麵(miàn)將對金屬材料的主要性能進行描述。
金屬材料的力學性能又稱機械性能,是材料在力的作用下所表現出來的性能(néng)。力學性能對金屬材料的使用性能和工藝性能有著非常重要的影響。金屬材料的主要力學性能(néng)有:強度(dù)、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。
一、強度與塑形
金屬材料的強(qiáng)度和(hé)塑形(xíng)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(duàn)裂的能(néng)力。
強度有(yǒu)多(duō)種判據,工程上以屈服點和抗拉強度**為常用。屈服點:是指拉伸式樣產生屈(qū)服(fú)現象時的應力。拉伸強度:指金屬材料在拉斷前所能承受的**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重要意義。由於機器零件或構件工作時,通常不允許發生(shēng)塑性(xìng)變形,因此多以屈服(fú)點作為強度設計的依(yī)據。對於脆性(xìng)材料,因斷裂前基本不發(fā)生塑性變(biàn)形,故無屈服點可言,在強度計算時,則以抗拉強度為依據。
塑性是指金屬材料產生(shēng)塑性變形而不被破壞(huài)的能力,良好的塑性不(bú)僅是金屬(shǔ)進行軋製、鍛造、衝壓、焊接的必要條件,而且在使用時萬一超載,由於產生塑性變形,能夠避免突然斷裂。
二、硬度
金屬材料抵(dǐ)抗局部變形,特別是(shì)塑性(xìng)變形、壓痕的能力,稱為硬(yìng)度。硬度是衡量金屬(shǔ)軟硬的判斷。硬度直接(jiē)影響到(dào)材料的耐磨性及切削加工(gōng)性,因為機械製造中的(de)刃具、量具、模具及工件的耐磨表麵(miàn)都應具有足夠的硬(yìng)度,才能保證其使用性能和壽(shòu)命。若所加工的金屬坯料的硬度過高時,則給切削加工帶來困難。
三、韌性
金屬材料斷裂(liè)前吸(xī)收的變(biàn)形能量稱為韌性。
四、疲勞強度
機械上許多零件、如曲軸、齒輪、連杆、彈簧等是在周期性(xìng)或非周期性動載荷的作用下工作的。這(zhè)些承(chéng)受(shòu)疲(pí)勞載(zǎi)荷的零件發生斷裂(liè)時(shí),其應力往(wǎng)往大大低於(yú)該材料的強度極(jí)限,這種斷裂(liè)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有雜(zá)質(zhì)、表麵劃痕及其它能引起應力集中的缺陷,導致產(chǎn)生微裂紋。這種微裂紋隨應力循環次(cì)數的增加而逐漸擴展,致(zhì)使零件有效截麵逐步縮減(jiǎn),直至不能承受所加載荷而(ér)突然斷裂。
為了提高零件(jiàn)的疲(pí)勞強度(dù),除應改(gǎi)善其結構形狀。減(jiǎn)少應力集(jí)中外,還可采取(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(chù)理等。同時,應控製材料的內部質量,避免氣孔。夾雜等缺陷(xiàn)。