作為機械設計人員,一定要掌握(wò)各種常用材料的性能(néng),這樣才能在設計時(shí)得心應手的選擇合適的材料。下(xià)麵(miàn)將對金屬材料的(de)主要性能進行描述。
金屬材料的(de)力學性能又稱機械性能,是材料在力的作用下所(suǒ)表現(xiàn)出來的(de)性能。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(yào)的影響。金屬材料的主要力學性能有:強度、塑性、硬度、韌性(xìng)、疲勞強度等。
一、強度與塑形
金屬材料的強度和塑形是通(tōng)過拉伸試驗測定出(chū)來的。強度是金(jīn)屬材料在力的(de)作用(yòng)下,抵抗(kàng)塑形變形和斷裂的能力。
強度有多種判(pàn)據,工程上以屈服點(diǎn)和抗拉強度(dù)**為常用。屈服點:是指拉(lā)伸式樣(yàng)產生屈服現象時的應力(lì)。拉伸強度:指金屬材料在拉斷前(qián)所能承受的**大應力。屈服點和抗拉強度在選擇、評(píng)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)塑性變形,因此多以屈服點作為強度設計的依據。對於脆性材料,因斷裂前基本不發生塑性變形,故無屈服點可言,在強度計算時,則以抗拉強度為依據。
塑(sù)性是指金屬材料產生塑性變形而不被破壞的能力,良好的塑性不僅是(shì)金屬進行軋製(zhì)、鍛造、衝壓、焊接的(de)必要條件,而且在使用時萬一超載,由(yóu)於(yú)產生塑性變形,能夠避免突然斷裂。
二、硬度
金屬材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓痕的能力,稱為硬度。硬度是衡量金屬軟硬的判斷。硬度直接影響到材(cái)料的耐磨性及切削加(jiā)工性,因為(wéi)機械製造中的刃具(jù)、量具、模具及工件的耐磨表麵都(dōu)應具有足夠的硬度,才能保(bǎo)證其使用性能和壽命。若所加工的金屬(shǔ)坯料的硬度過高時,則給切削加工帶來困難。
三、韌性
金屬材(cái)料斷裂前吸收的變(biàn)形能量稱為(wéi)韌性。
四、疲勞(láo)強度
機械上許多零件、如曲軸、齒輪、連杆、彈簧等(děng)是在周(zhōu)期性或非周期性動載荷的作用下工作的。這些承受疲勞(láo)載荷的零件發(fā)生斷裂時,其應力(lì)往(wǎng)往大大低於該材(cái)料的強(qiáng)度極(jí)限,這(zhè)種斷裂稱作疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂(liè)的原因,一般認為是由(yóu)於材料含有(yǒu)雜(zá)質、表麵劃痕及其它能引起應力集中的缺陷,導致產生(shēng)微(wēi)裂紋。這種微裂紋隨應力循環次數的增加(jiā)而逐漸(jiàn)擴展,致使零件有效截麵逐步縮減,直至不(bú)能承受所加載荷而突然斷裂。
為了提高零件(jiàn)的疲勞強度,除應改(gǎi)善其結構形(xíng)狀。減少(shǎo)應力(lì)集中外,還可采取表麵強化的方法,如提高零(líng)件的表麵質量、噴丸處(chù)理、表麵熱處理等。同時,應控製材料的內部質量,避免氣孔。夾雜等缺陷。