作為機(jī)械設計人(rén)員,一定要掌握各種常用材料的(de)性能,這樣才能在設計時(shí)得心應手的選擇合適的材料。下麵將對金屬材料的主要性能進(jìn)行描述。
金屬(shǔ)材(cái)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。力學性能(néng)對金(jīn)屬材(cái)料的使用性能和工藝性能有著非常重要(yào)的影(yǐng)響。金屬材料的主要力學(xué)性能有:強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。
一、強度(dù)與塑形
金屬材料的強度(dù)和塑形是通過拉伸試驗測定出來的。強度是金屬材料(liào)在力的作用下,抵抗塑形變形和斷裂的能力。
強度有多種判據(jù),工程上以屈服點和抗(kàng)拉強度**為常用。屈服點:是指(zhǐ)拉伸式樣產生屈服現象時的應力。拉伸強度:指金屬材料在拉斷前所(suǒ)能承受的**大應(yīng)力。屈服點和抗拉(lā)強度在(zài)選擇、評定金屬材料及設計(jì)機械零件時(shí)具有重要意義。由於機器零件或構件工作(zuò)時,通常不允許發(fā)生塑性變形,因此多以屈服點作為(wéi)強度設(shè)計的依據。對於(yú)脆性材料,因(yīn)斷裂前基本不發生塑性變(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(sù)性是指金屬材料產生塑(sù)性變形而不被破壞的能力,良好的塑性不僅是金屬進行軋製、鍛(duàn)造、衝壓、焊接的必要條件,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(bié)是塑性(xìng)變形、壓痕的能力,稱為硬度。硬度是衡量金屬軟硬的判(pàn)斷(duàn)。硬度直接影響到材料的(de)耐磨性及切削加工性,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(yìng)度,才能保證其使用性能和壽命(mìng)。若所加工的金屬坯(pī)料的硬度過高時(shí),則(zé)給切削加工帶來困難。
三、韌性
金屬材料斷裂前吸收的變形能量稱為韌性。
四、疲勞(láo)強度
機械上許多零件、如曲軸、齒輪、連杆、彈簧等是在周期性或非周期(qī)性動載荷的作用下工作的。這些承受疲勞載荷的零(líng)件發生斷裂時,其應力往(wǎng)往大大低於該材料(liào)的強度極限,這種斷裂(liè)稱作(zuò)疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂的原因,一般認為是由於材(cái)料含有雜質、表麵劃痕及(jí)其它能(néng)引起(qǐ)應力集(jí)中的缺陷,導致產生微裂紋。這種微裂紋隨應(yīng)力循環次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展,致使零件有效截麵逐步縮減,直至不能承受所(suǒ)加載荷(hé)而突(tū)然斷裂。
為了提(tí)高零件的(de)疲勞強度,除應改善其結構形狀。減少應力集中外(wài),還可采取表麵強化的(de)方(fāng)法,如提高零件的表麵質量(liàng)、噴(pēn)丸處理、表麵熱處理等。同時,應控(kòng)製材料的內部質量,避免氣(qì)孔。夾雜等缺陷。