作(zuò)為機械設(shè)計人(rén)員,一定要掌握各種常用材料的性(xìng)能,這樣才能在設計時得心(xīn)應手的選擇合適的材料。下麵將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(jī)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)對金屬材料的使用性能和工藝性能有著非常重(chóng)要的影響。金屬材料的主要力(lì)學性能有(yǒu):強度、塑性、硬度(dù)、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(dù)是金屬(shǔ)材料在力的作用下,抵抗塑形(xíng)變形和(hé)斷(duàn)裂的能力。
強度有多(duō)種判(pàn)據,工(gōng)程上以(yǐ)屈服點和抗拉強(qiáng)度**為常用。屈服點:是指拉伸式樣產生屈服現象時的(de)應力。拉伸強度:指金(jīn)屬材料(liào)在(zài)拉斷前所能承受的(de)**大應力。屈服點和(hé)抗拉強度在選(xuǎn)擇、評定金屬材料及設計機械(xiè)零件時具有重要意(yì)義。由於機器零件或構件工作時,通常不允(yǔn)許發生(shēng)塑性變形,因此多以屈(qū)服點作為(wéi)強度設計的依據。對於脆性材料,因斷裂(liè)前基本不發生塑性變形,故無屈服點可言,在(zài)強度計算時,則以抗拉強度為依據。
塑(sù)性(xìng)是指金屬材料產生塑性(xìng)變形而不被破壞的能力(lì),良好的塑性不僅(jǐn)是金屬進行軋製、鍛造、衝壓、焊接的必要條件,而且在使(shǐ)用時萬一超載,由於產生塑性變(biàn)形,能夠避免突然斷裂。
二、硬度
金屬材料(liào)抵抗局部變形,特別是(shì)塑性(xìng)變形、壓痕的能力,稱為硬度。硬度是衡(héng)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工性,因(yīn)為機械製(zhì)造中的刃具、量具、模具及工件(jiàn)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)所加工的金屬坯料的硬度(dù)過高時,則給切削加工帶來困難(nán)。
三(sān)、韌性
金屬材(cái)料(liào)斷裂前吸收的變形能量稱(chēng)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性動載荷的作(zuò)用下工作的。這些(xiē)承(chéng)受疲勞載荷(hé)的零件發(fā)生斷裂(liè)時,其應力往往大(dà)大低於該材料(liào)的強度(dù)極限,這種斷裂稱作疲勞斷裂。
產(chǎn)生(shēng)疲勞斷裂的原因,一般認為是(shì)由(yóu)於材料含有雜質、表麵(miàn)劃痕及其它能引起應力集(jí)中的缺(quē)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(jiàn)有效截麵逐步縮減,直至不能承受所加載(zǎi)荷而突然斷裂。
為了提高零(líng)件的疲勞強度,除應改善其結構形狀。減少應力集中(zhōng)外,還可采取表麵強化(huà)的方法,如提高零件的表麵質量、噴丸處(chù)理、表麵熱處(chù)理等。同時(shí),應控製材料的內部質量,避免氣孔。夾雜等缺陷。