金屬材料的力學性能?
閱讀：272發布時間：2022-11-13
金屬材料的力學性能?
金屬材料具有許多良好的性能，因此被廣泛地應用于制造各種構件、機械零件、工具和日常生活用具。金屬材料的性能包含工藝性能和使用性能兩方面。工藝性能是指制造工藝過程中材料適應加工的性能(如鑄造性能、可鍛性能、焊接性能及切削加工性能等)；使用性能是指金屬材料在使用條件下所表現出來的性能，它決定了材料的應用范圍、安全可靠性及使用壽命，包括力學性能、物理和化學性能。
金屬材料的力學性能是指材料在外力作用時抵抗變形和破壞的能力，表現為剛性(剛度)、彈性、強度和塑性等。它是設計人員與工藝人員*為關心的一個重要問題，是設計和制造零件*重要的指標，也是評定材料質量和熱處理工藝的重要參數。首先，掌握材料的力學性能是設計零件、選用材料時的重要依據，根據力學性能的狀況才能決定該材料能否滿足零件的要求。其次，材料的力學性能指標也是控制材料質量的重要參數。每種金屬材料，除了對其化學成分范圍作了規定之外，還對它的力學性能(一定尺寸的試樣，在一定的加工及熱處理狀態下的性能)指標作了較詳細的規定。只有達到所規定的性能指標的材料才算是合格的，才能作為制造各類零件的原材料。
機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別，而且受力狀況和工作環境也各式各樣。要找到一個能滿足各不相同的工作條件的力學性能指標是不可能的，也是不現實的。工作條件通常是指它們在工作時受到力、介質及溫度等的作用。對所有的零件來說，總是受到外力(載荷)的作用，根據作用載荷的性質可分為靜載荷、沖擊載荷、動載荷和摩擦力等。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及溫度等特殊環境下工作，如化工機械、水力機械、汽輪機葉片、汽輪機轉子和鍋爐等。所以，只能根據載荷的性質(靜載、動載、交變載荷)、所接觸的外界環境(溫度的高低、介質的性質)等對材料在特定的條件下進行試驗，取得一定的性能指標，以其作為檢定材料質量及設計零件時選用材料的依據。在測定材料力學性能指標中*簡便*通用的方法是用光滑試樣在單軸拉伸試驗中測定的(如屈服極限、強度極限等這些常用指標)；更簡便的而不必破壞樣品的試驗法是硬度試驗法。所測得的硬度值同拉伸試驗時所求的強度值有一定的對應關系；而且對脆性材料來講，硬度法能測得拉伸試驗無法測得的數據。
為了測定材料在動態載荷下以及在低溫度下的特性，采用了沖擊韌性試驗法，以測定金屬斷裂時所需之功，從而判斷材料在使用中的安全可靠程度。近年來，發展起來的斷裂力學，將材料的斷裂過程與裂紋擴展時所需之功聯系起來，規定了材料的“斷裂韌性值”，它對精確地估價材料使用壽命和設計可靠運轉的機件具有指導意義。
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；另一方面也要通過設計合理的試驗方法盡可能地使試驗所測得的性能能夠更好地符合零件的實際工作狀況。
