作為(wéi)機械(xiè)設計人員,一定要掌握各種常用材料(liào)的性能,這樣才能在設計(jì)時得心應(yīng)手的選擇合適的材料。下麵將對金屬材料的主(zhǔ)要性能進行描述。
金屬材料的(de)力(lì)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(néng)對金屬材料的使用性能和工藝性能有著非常重(chóng)要的(de)影響。金屬材料的主要力學性能有:強度、塑性、硬(yìng)度、韌性、疲勞強度等。
一、強度與塑(sù)形
金屬(shǔ)材料的強度和塑形(xíng)是通過拉伸試驗測定出來的。強度是金(jīn)屬材料在力的作用下(xià),抵抗塑形變形(xíng)和斷裂的能力。
強度有多(duō)種(zhǒng)判據,工程(chéng)上以(yǐ)屈服點和抗拉(lā)強度**為常用。屈服點(diǎn):是指拉(lā)伸式樣產生屈服現象時的應力。拉伸強(qiáng)度:指金(jīn)屬材料在拉斷前所能(néng)承受的**大應力。屈服點和(hé)抗拉強度在選擇、評定金屬材料及(jí)設計機械零件時具有重要意義。由於(yú)機器零件(jiàn)或構件工作時,通常不允許發生塑性變形,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(zài)強度計算時,則以抗拉強(qiáng)度為依據。
塑性是指金屬材料產生塑性變形而不被(bèi)破壞的能力,良好的塑性不僅是金屬進行軋製、鍛造、衝壓、焊接的必要條件,而(ér)且在使用時萬一(yī)超載,由於產(chǎn)生塑(sù)性變形,能(néng)夠避免突然斷裂。
二、硬度
金屬材料抵抗局(jú)部變形(xíng),特(tè)別是(shì)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。硬度直接影響到材料的耐磨性及切削加(jiā)工性,因(yīn)為機械製造中(zhōng)的刃具、量具、模具及工件的耐磨表麵都應具有足夠的硬度,才能保證(zhèng)其使用性能和壽命。若所加工的金屬坯料(liào)的(de)硬度(dù)過(guò)高時,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(xìng)。
四(sì)、疲勞強度
機械上(shàng)許(xǔ)多零件、如曲軸、齒輪、連杆、彈簧等是(shì)在周期性或非周期性動載(zǎi)荷的作用下工(gōng)作的。這些承(chéng)受疲勞載荷的零件發(fā)生(shēng)斷裂時,其應力往往大大低於該材料的(de)強度極(jí)限,這種斷裂稱作疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂的原因(yīn),一般認為是由於材料含有雜質、表麵劃痕及其(qí)它能引起應力集中的缺陷,導致產(chǎn)生微(wēi)裂紋。這種微裂紋隨應(yīng)力循環次(cì)數的增加而逐漸擴展,致(zhì)使零件有效截麵逐(zhú)步縮減,直至不能承受(shòu)所加載荷而突然斷裂。
為了提高零(líng)件的疲勞強度,除應改善其(qí)結構形(xíng)狀。減少應力集中外(wài),還可采取表麵強化的方法,如提高(gāo)零件的(de)表(biǎo)麵質量、噴丸處理、表麵(miàn)熱處理等。同(tóng)時,應控製材料的內部質(zhì)量,避免氣孔。夾雜等缺陷。