作為機械設計人員,一定要掌握各種常用材料的性能,這樣才(cái)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(xìng)能進行描述。
金屬材料(liào)的力(lì)學性能又稱(chēng)機械性(xìng)能,是(shì)材料在力的作用下所表現出來的性能。力學性能對金屬材(cái)料的使用性能和工藝性能有著非常重要的影響。金屬材料的主要力學性能有:強度、塑性、硬度、韌(rèn)性(xìng)、疲(pí)勞強度等。
一、強度(dù)與塑形
金(jīn)屬材料的強度和塑形是通過拉(lā)伸試驗測定出來的。強度是金屬材料在力的作用下,抵抗塑形變形和(hé)斷裂的能力。
強度有多種(zhǒng)判據,工程(chéng)上以屈服點和(hé)抗拉強度**為常(cháng)用。屈服點:是指拉伸式(shì)樣產生屈(qū)服現象時的應力。拉(lā)伸強(qiáng)度:指金(jīn)屬(shǔ)材料在拉斷前所能承受的**大應力。屈服點和抗拉強度在選(xuǎn)擇、評定金屬材料及設計機械零件時(shí)具有重要意義。由於機器零件(jiàn)或構(gòu)件(jiàn)工(gōng)作時,通常不允許發生塑性變形,因此多以屈(qū)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(kě)言,在強度計算時(shí),則以(yǐ)抗拉強度為依據。
塑性是指金屬材料產生塑性變形而不被破壞的能(néng)力,良好(hǎo)的塑性不僅是金屬進行軋製、鍛造、衝壓、焊接的(de)必要條件,而且在使用時萬一超載,由於產生塑性(xìng)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、壓痕的能力,稱為硬度。硬度是衡量金屬軟硬的判斷。硬度直接影(yǐng)響到材料的耐(nài)磨性及切削加(jiā)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(zú)夠(gòu)的(de)硬度(dù),才能保證其使用性能和壽命。若所(suǒ)加工的金屬坯料的硬度過高時,則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、疲勞強度
機械上許多零件、如曲軸(zhóu)、齒輪、連杆、彈簧等是在周期性或非周(zhōu)期性動載荷的作用下工作的。這些承受疲(pí)勞載荷的零件發生斷裂時,其應力往(wǎng)往大大低於(yú)該材料(liào)的強度極限,這種斷裂稱(chēng)作(zuò)疲勞斷裂。
產生疲勞斷裂的原因,一般認為是由於材料含有雜質、表麵劃痕及其它能引起應力集中的缺陷,導致產生微裂紋。這種微裂紋隨應力循環次數的增加而逐漸擴展,致使零件有效截麵逐步縮減,直至不能承受所加載荷而突然斷裂。
為了提高零件的疲勞強度,除應改善其結構(gòu)形狀。減少應力集中外,還可采取(qǔ)表麵強化(huà)的方法,如提(tí)高零件的(de)表麵質量、噴丸處理、表麵熱處理(lǐ)等。同時,應(yīng)控製材料的內部質量,避免氣孔。夾雜等缺陷。