作為(wéi)機械設計人員,一定要掌握各種常用(yòng)材(cái)料的性能,這樣才能(néng)在設計時得心應手的選擇合適的(de)材料。下麵將(jiāng)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(xiè)性能,是材料在力的作用下(xià)所表現出來的性能。力學性能對金屬(shǔ)材料的使用性(xìng)能和工藝性能有(yǒu)著非常重要的(de)影響。金屬材料的主要力(lì)學性能有:強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等(děng)。
一、強度與塑形
金屬材料(liào)的強度和塑形是通過拉(lā)伸(shēn)試驗測定出來的。強度是金屬材料在力(lì)的作(zuò)用下,抵抗(kàng)塑(sù)形變形和斷裂的能力(lì)。
強度有多種判據(jù),工程上以屈服點和抗拉強度**為常用。屈服點:是指拉伸式樣(yàng)產生屈服現象時的應力。拉伸強度:指金(jīn)屬材(cái)料在拉斷前所能承受的**大應力。屈服點和抗拉強(qiáng)度在選擇、評定金屬材料(liào)及設計機械零件時具有重要意義。由於機器零件(jiàn)或構(gòu)件工作時,通常不允(yǔn)許(xǔ)發生(shēng)塑性變形,因此多(duō)以(yǐ)屈服點作為強度設計的依據。對於脆性(xìng)材料,因斷裂前基本不發生塑性變形,故無(wú)屈服點可(kě)言,在強度計算時(shí),則(zé)以抗拉強(qiáng)度為依據。
塑性是指金屬材料產生塑性變(biàn)形而不被破壞的能力,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,而且在使用時萬一超載,由於(yú)產(chǎn)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(sù)性變形、壓痕的(de)能力,稱為硬度。硬度是(shì)衡量金(jīn)屬軟硬的判斷。硬度直接影(yǐng)響到材料的耐磨性及切削加工性,因為(wéi)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度,才能保證其使用性能和壽命。若(ruò)所加工的金屬坯料(liào)的硬度過高時,則給切(qiē)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(rèn)性。
四、疲勞強度
機械上許多零件、如曲軸、齒輪、連(lián)杆、彈簧等是在周期性或非周期性動載荷的作用下工作(zuò)的。這些承受疲勞載荷的零件發生斷裂時,其應力往往(wǎng)大大低於該材料的強度極(jí)限,這種斷(duàn)裂稱(chēng)作(zuò)疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂的原因,一(yī)般認為是由於材料含有雜質、表(biǎo)麵劃痕及其(qí)它能引(yǐn)起應力集中的缺陷,導致(zhì)產生微裂紋。這種微裂紋隨應力循(xún)環次數(shù)的增加而逐(zhú)漸擴展,致使零(líng)件有效截麵逐步縮減,直至不能承受所加載荷而突然斷裂。
為了提高(gāo)零件的疲勞強度,除應改(gǎi)善其結構形狀。減少應力集中外,還可采取表麵強化的(de)方法,如提高零件的表麵質量、噴丸處理、表麵熱處理(lǐ)等。同時,應控製材料的內部質量(liàng),避免氣孔。夾雜等缺陷。