1. 力學性能(mechanical properties)
金(jin)屬材料在(zai)外(wai)力作用下表現(xian)出來的各(ge)種特性,如彈性、塑性、韌(ren)性、強度、硬度等。
2. 彈性(elasticity)
金(jin)屬材料受外(wai)力(li)作用發生了變形,當去(qu)掉外(wai)力(li)后,恢復原來形狀和尺寸的(de)能(neng)力(li),稱(cheng)為彈性(xing)。金(jin)屬材料彈性(xing)的(de)好壞(huai),是通過彈性(xing)極(ji)限、比例極(ji)限來反映的(de)。
金屬的彈(dan)性,對制造彈(dan)性零(ling)部(bu)件具有重要意義。
3. 塑性(plasticity)
金(jin)屬材料在外力(li)(li)作用下產生永久變形(指去掉外力(li)(li)后(hou)不能恢復原狀(zhuang)的變形),但不會被破壞(huai)的能力(li)(li),叫作塑性。塑性用伸長率、斷面收縮率表示。
金(jin)屬的塑(su)性與變(bian)形(xing)方式(shi)有關(guan)。例如,有些金(jin)屬在(zai)受(shou)拉伸變(bian)形(xing)時(shi)要發生破(po)壞,但受(shou)擠壓或模(mo)鍛(duan)時(shi)可不發生破(po)裂。
金屬的塑(su)性是進行壓力(li)加工(gong)、冷彎工(gong)藝等必須考(kao)慮的重要(yao)因素。另外,適(shi)當(dang)的塑(su)性對提高金屬結構的安全可靠(kao)性十分必要(yao)。
4. 強度(intensity&strength)
金屬(shu)材料(liao)在外力(li)作用下抵抗(kang)變形和(he)斷(duan)裂的(de)能力(li)稱(cheng)為強度。金屬(shu)材料(liao)的(de)強度是(shi)通過(guo)比例極(ji)限(xian)、彈(dan)性極(ji)限(xian)、屈服強度、抗(kang)拉強度等許(xu)多(duo)強度指(zhi)標來(lai)反映的(de)。
在外力作(zuo)用下工作(zuo)的(de)零(ling)件或構件,其(qi)強度是選用金屬材料的(de)重(zhong)要依據。
5. 強度極限(ultimate strength)
強度極限σ在拉(la)伸應力(li)-應變曲線上的最大(da)應力(li)點,單(dan)位(wei)為MPa。
6. 比例極限(proportional limit)
在彈性變(bian)形階段,金屬(shu)材料所承受的(de)和應變(bian)能力保持正(zheng)比(bi)的(de)最大應力,稱為比(bi)例(li)(li)極限。由(you)于比(bi)例(li)(li)極限很難(nan)測(ce)定(ding),所以常常采用(yong)發生(sheng)很微小的(de)塑性變(bian)形量的(de)應力值來表(biao)示,稱為規定(ding)比(bi)例(li)(li)極限。用(yong)σp表(biao)示,單位為M(兆帕)。計算(suan)公式為:
7. 彈性(xing)極限(xian)(elastic limit )
金屬(shu)能保(bao)持(chi)彈性變形的最大應力,稱為彈性極(ji)限(xian)。由(you)于(yu)彈性極(ji)限(xian)很難(nan)測定,所以常常采用很微(wei)小的塑性變形量(liang)的應力值來(lai)表示。彈性極(ji)限(xian)用σ。表示,單(dan)位為MPa(兆帕)。
8. 屈(qu)服極限(xian)(yield limit)與規定的最小屈(qu)服強度(SMYS)
屈服(fu)(fu)極限用σs表示,指材料的拉伸(shen)應(ying)力(li)超過彈(dan)性范圍(wei),開始(shi)發生塑性變(bian)形(xing)時的應(ying)力(li)。有些材料的拉伸(shen)應(ying)力(li)-應(ying)變(bian)曲線(xian)并不出(chu)現明顯(xian)的屈服(fu)(fu)平臺(tai),即不能明確地(di)確定其屈服(fu)(fu)點。對于(yu)此種(zhong)情況(kuang),工程上規(gui)定取(qu)試樣產生0.2%殘余(yu)變(bian)形(xing)的應(ying)力(li)值作為(wei)(wei)條件(jian)屈服(fu)(fu)極限,用0.2表示,單位(wei)為(wei)(wei)MPa。
SMYS:規定的最小屈服強度(the specified minimum yield strength)。這個詞匯經常(chang)在一些(xie)壓(ya)力試驗等規范內出現。
9. 抗拉(la)強(qiang)(qiang)度(tensile strength)與規定的最小拉(la)伸強(qiang)(qiang)度(SMTS)
金屬試(shi)樣拉(la)(la)伸時,在拉(la)(la)斷前所承受(shou)的最大(da)應力(li),稱(cheng)為(wei)抗(kang)拉(la)(la)強度。它表示金屬材料在拉(la)(la)力(li)作用下(xia)抵抗(kang)大(da)量塑(su)性變(bian)形(xing)和(he)破壞的能力(li),抗(kang)拉(la)(la)強度以(yi)σ表示,單位為(wei)MPa。計(ji)算公式為(wei):試(shi)樣拉(la)(la)斷前的最大(da)負荷)/F。(試(shi)樣原橫截面(mian)面(mian)積)]
SMTS:規定的最小拉伸強度(du)(the specified minimum tensile strength)。這個詞匯經(jing)常在一些壓力試驗等規范(fan)內出現。
10. 抗彎(wan)強度(bending strength)
試(shi)樣(yang)在位于兩支(zhi)承(cheng)中(zhong)間(jian)的(de)集中(zhong)負荷作用下折斷(duan)時,折斷(duan)橫截(jie)面(危險截(jie)面)所承(cheng)受的(de)最大正應(ying)力,稱為抗彎強度(du)。抗彎強度(du)以表(biao)示(shi),單位為MPa。
11. 抗壓強度(compressive strength)
材料在(zai)壓力作用下不發(fa)生碎(sui)裂時所(suo)能承受(shou)的最大正應力,稱為抗(kang)(kang)壓強度(du)。抗(kang)(kang)壓強度(du)以原(yuan)面(mian)積除負(fu)荷,單位為MPa。
12. 伸長率(elongation percentage)
金屬在拉伸試驗時,試樣拉斷后,其標(biao)距(ju)部分所增加的(de)長度與原標(biao)距(ju)長度的(de)百分比,稱為伸長率,以 δ 表示 ,單位為 % 。
13. 斷面收縮(suo)率(section shrinkage)
金屬拉伸試(shi)驗中,在(zai)斷裂(lie)處試(shi)樣截面(mian)面(mian)積減小的百分率(lv),稱為斷面(mian)收縮(suo)率(lv)。以ψ表(biao)示(shi),單位(wei)為%。
14. 持(chi)久極限(endurance lin[持(chi)久強度(rupture strength)]
持久極限(xian)指金屬材(cai)料在(zai)(zai)給定溫度(du)下(xia)(xia),經過一定時(shi)間(jian)(jian)破壞時(shi)所能承受的恒定應力(li),單位為MPa。常(chang)用符號σb。帶有一個或兩個指數(shu)表示(shi),如σb/100,表示(shi)在(zai)(zai)常(chang)溫下(xia)(xia)持久時(shi)間(jian)(jian)為100h的應力(li);σb400/100,表示(shi)在(zai)(zai)試驗溫度(du)400℃時(shi),持久時(shi)間(jian)(jian)為100h的應力(li),就是所謂高溫持久強度(du)。
15. 蠕變極限(creep limit)
金屬材料在(zai)一定溫度和長時(shi)間(jian)受力狀態下(xia),即使所受應力小于其屈服強度,但隨著時(shi)間(jian)的增長,也會慢(man)(man)慢(man)(man)地產生塑(su)性(xing)變(bian)形,這種現象(xiang)稱為蠕變(bian)。
蠕變極限,是指金屬材料在一定溫度和恒定應力下,在規定的時間內的蠕變變形量或蠕變速度不超過某一規定值時所能承受的最大應力,單位為MPa。以伸長率測定蠕變極限時,符號為σ0.2帶有三個指數。如σ0.2 700/100,即表示試驗溫度為700℃時,經100h試驗后,允許伸長率為0.2%時的蠕變極限。此時還必須注明,蠕變極限是按總伸長率或殘余伸長率測得的,在以給定的蠕變速度測定的蠕變極限時,符號σ帶有兩個指數。如σ6001.10-5 ,即表示在試驗溫度為600℃時,蠕變速度為1×10-5%/h的蠕變極限。此時必須注明測得規定蠕變速度的試驗時間。
16. 疲勞極限(fatigue limit)
金(jin)屬(shu)材料(liao)在(zai)受(shou)重復(fu)或交變應(ying)(ying)力(li)(li)作用時(shi),雖其所受(shou)應(ying)(ying)力(li)(li)遠小于抗拉強(qiang)度,甚(shen)至(zhi)小于彈性極(ji)限,經(jing)多次循環后,在(zai)無顯著外觀變形情況下而會發(fa)生斷裂,這種(zhong)現象稱(cheng)為疲(pi)勞(lao)。金(jin)屬(shu)材料(liao)在(zai)重復(fu)或交變應(ying)(ying)力(li)(li)作用下,經(jing)過周次N的應(ying)(ying)力(li)(li)循環仍不發(fa)生斷裂時(shi)所能承受(shou)最大應(ying)(ying)力(li)(li)稱(cheng)為疲(pi)勞(lao)極(ji)限,以σ-1表(biao)示,單位為MPa。
17. 疲勞強度(fatigue strength)
金屬(shu)材(cai)料在(zai)(zai)重復或交(jiao)變(bian)應(ying)(ying)力(li)作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)(xia),循環(huan)一定周次N后斷(duan)裂時(shi)所能承受的最大(da)應(ying)(ying)力(li),叫(jiao)作(zuo)(zuo)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度,以σn表示,單位為MPa,此(ci)時(shi),N稱(cheng)為材(cai)料的疲勞(lao)壽命。某些(xie)金屬(shu)材(cai)料在(zai)(zai)重復或交(jiao)變(bian)應(ying)(ying)力(li)作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia)(xia)沒有(you)明顯的疲勞(lao)極限,常采用(yong)疲勞(lao)強(qiang)(qiang)度表示。
18. 沖(chong)擊吸收功(impact absorbing energy)或沖(chong)擊韌(ren)性(xing)值(impacttoughness)
金(jin)屬材料(liao)對沖(chong)(chong)擊負荷的(de)(de)抵抗能力稱(cheng)為韌性(xing),通常用沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)功(gong)(gong)或沖(chong)(chong)擊韌性(xing)值來度量。用一定尺寸和(he)形狀(zhuang)的(de)(de)試樣,在規(gui)定類型(xing)的(de)(de)試驗機上受一次沖(chong)(chong)擊負荷折斷時所吸(xi)收(shou)的(de)(de)功(gong)(gong),稱(cheng)沖(chong)(chong)擊吸(xi)收(shou)功(gong)(gong),以符號A表(biao)示(shi),單位為J;試樣刻(ke)槽處單位面積上所消耗的(de)(de)功(gong)(gong),稱(cheng)為沖(chong)(chong)擊韌性(xing)值,以ak表(biao)示(shi),單位為kJ/㎡。計算公式(shi)為:
在(zai)動負荷下工作的(de)金(jin)屬零部件,實(shi)際上很少受(shou)一(yi)次超載沖(chong)擊(ji)被破壞,而是受(shou)小能(neng)量(liang)的(de)多次重復(fu)沖(chong)擊(ji)才被破壞,因此(ci)僅用一(yi)次消耗于(yu)Ak或(huo)沖(chong)擊(ji)韌性值a4來(lai)衡量(liang)其(qi)抗力是不(bu)夠準確的(de),而應以多次重復(fu)沖(chong)擊(ji)試驗來(lai)度(du)量(liang)。據研究表明,在(zai)能(neng)量(liang)不(bu)太大的(de)情況下,材料承受(shou)多次重復(fu)沖(chong)擊(ji)的(de)能(neng)力,主要決定于(yu)強度(du)。
沖擊吸收功(gong)Ak包括以下三部(bu)分:①. 消(xiao)耗于試樣(yang)彈性變(bian)形的(de)(de)彈性功(gong);②. 消(xiao)耗于試樣(yang)塑(su)性變(bian)形的(de)(de)塑(su)性功(gong);③. 消(xiao)耗于裂紋(wen)開始產生、擴展(zhan)直至斷裂的(de)(de)撕裂功(gong)。
由于(yu)沖(chong)擊功(gong)僅(jin)為試(shi)樣缺口附(fu)近(jin)參加變形的(de)(de)體積(ji)所吸(xi)收,而此體積(ji)又無法測量(liang),且(qie)在(zai)同一斷(duan)面(mian)上每一部分(fen)的(de)(de)變形也不一致,因此用單位(wei)截面(mian)積(ji)上的(de)(de)沖(chong)擊功(gong)(沖(chong)擊值)a來判斷(duan)沖(chong)擊韌性的(de)(de)方(fang)法在(zai)國內外已逐漸淘(tao)汰(tai)。
19. 低溫沖擊韌(ren)性(xing)(low temperature impact toughness)和高溫沖擊韌(ren)性(xing)(high temperature impact toughness)
金屬(shu)材料在常(chang)溫(wen)(wen)(wen)(wen)、低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)及(ji)高溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)所測(ce)(ce)得(de)的沖擊吸收功或沖擊韌(ren)性(xing)值是(shi)不一樣的。低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)條件下(xia)測(ce)(ce)得(de)的沖擊韌(ren)性(xing),稱為低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)沖擊韌(ren)性(xing);高溫(wen)(wen)(wen)(wen)條件下(xia)測(ce)(ce)得(de)的沖擊韌(ren)性(xing),稱為高溫(wen)(wen)(wen)(wen)沖擊韌(ren)性(xing)。低(di)溫(wen)(wen)(wen)(wen)或高溫(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)測(ce)(ce)得(de)的沖擊吸收功或沖擊韌(ren)性(xing)值都要注明試驗(yan)溫(wen)(wen)(wen)(wen)度。
20. 金屬材料(liao)的冷脆(cold brittleness)及脆性轉(zhuan)變溫度
鋼材在較低(di)溫(wen)度(du)(du)時發生的脆(cui)(cui)性斷裂(lie),通(tong)常稱為(wei)冷脆(cui)(cui)。材料(liao)發生脆(cui)(cui)裂(lie)時的臨界溫(wen)度(du)(du)稱為(wei)韌性-脆(cui)(cui)裂(lie)轉變溫(wen)度(du)(du),簡稱脆(cui)(cui)性轉變溫(wen)度(du)(du)。