作為機械設計人員,一定要掌握各種常用材料的性能,這樣才能在設計時得心應手的選擇合適的材料。下麵(miàn)將對金屬材料的主(zhǔ)要性能進行描(miáo)述。
金(jīn)屬材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(lì)學性能對金屬材料的使用性能(néng)和工藝性能有著非常重要的影(yǐng)響。金屬材料的主要力學(xué)性能(néng)有:強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。
一、強度與塑形
金屬材料的強度和塑形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,抵抗塑(sù)形變形和(hé)斷裂的能(néng)力。
強度有多種判據,工程上以屈服點和(hé)抗拉強度**為常用。屈服點:是指拉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(zài)拉斷前所能承受(shòu)的**大應力。屈(qū)服點和抗(kàng)拉強度在選擇、評定金屬材料及設計(jì)機械零件時具有重要意義。由於機器(qì)零件或構件工作時,通(tōng)常不允許發生塑性變形,因此多以屈服點作為強(qiáng)度設計的依據。對於脆(cuì)性材料,因(yīn)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,則以抗拉強度為依(yī)據。
塑性是指金屬材料產生塑性變形(xíng)而不被破壞的能力,良好的塑性不(bú)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(yī)超載,由於(yú)產生塑性變形,能(néng)夠避免突然斷裂。
二、硬(yìng)度
金屬材料抵抗局部變形,特(tè)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(duàn)。硬度直接影響到材料的耐磨性及切削加工性,因為機械製造(zào)中的刃具、量具、模具及工件的耐(nài)磨表麵都應具有足夠的硬(yìng)度,才能保證其使用性能和壽(shòu)命。若所加工的金屬坯料的硬度過高時,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性。
四、疲勞強度
機(jī)械上許多零件、如曲軸、齒輪、連(lián)杆、彈(dàn)簧等是在周期(qī)性或非周期性(xìng)動載荷的作用下工作的。這些承受疲勞載荷的零件發生斷裂時,其應力往往大大低於該材料的強度極限,這種斷裂稱(chēng)作疲勞斷裂。
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(wēi)裂紋隨應(yīng)力循環次數(shù)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(wéi)了提高(gāo)零件的疲勞強度,除應改善其結構形狀。減少應力集中外,還可采取表麵強化的方法,如提高零件的表麵質量、噴丸處理、表麵熱處理等。同時,應控(kòng)製(zhì)材料的內部質量,避免氣孔。夾雜等缺陷。