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金屬材料機械性能基礎知識

日期:2022-08-07 19:00
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摘要:

1.1   金屬材料機械性能基礎術語:
1)屈服點(σs):
鋼材或試樣在拉伸時,當應力超過彈性極限,此時應力不增加或開始有所下降,而鋼材或試樣仍繼續發生明顯的塑性變形,稱此現象為屈服,而產生屈服現象時的*小應力值即為屈服點。
   設Ps為屈服點s處的外力,Fo為試樣斷面積,則屈服點σs  =Ps/Fo(MPa) ,MPa稱為兆帕等于N(牛頓)/mm2,(MPa=106Pa,Pa:帕斯卡=N/m2)
2)屈服強度(σ0.2)
   有的金屬材料的屈服點極不明顯,在測量上有困難,因此為了衡量材料的屈服特性,規定產生長久殘余塑性變形等于一定值(一般為原長度的0.2%)時的應力,稱為條件屈服強度或簡稱屈服強度σ0.2  
3)抗拉強度(σb)
   材料在拉伸過程中,從開始到發生斷裂時所達到的*大應力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強度相應的還有抗壓強度、抗彎強度等。
   設Pb為材料被拉斷前達到的*大拉力,Fo為試樣截面面積,則抗拉強度σb=  Pb/Fo  (MPa)。
4)抗壓強度(σlc)
   材料試樣受壓力時,在壓壞前所承受的*大應力。
5)抗彎強度(σcb)
   材料試樣受彎曲力時,在破壞前所承受的*大應力。
4)伸長率(δs)
   材料在拉斷后,其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。
5)屈強比(σs/σb)
   鋼材的屈服點(屈服強度)與抗拉強度的比值,稱為屈強比。屈強比越大,結構零件的可靠性越高,一般碳素鋼屈強比為0.6-0.65,低合金結構鋼為0.65-0.75,合金結構鋼為0.84-0.86。
6)硬度
   硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標之一。一般硬度越高,耐磨性越好。常用的硬度指標有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
   ①布氏硬度(HB)
 
    以一定的載荷(一般3000kg)把一定大小(直徑一般為10mm)的淬硬鋼球壓入材料表面,保持一段時間,去載后,負荷與其壓痕面積之比值,即為布氏硬度值(HB),單位為公斤力/mm2   (N/mm2)。
   ②洛氏硬度(HR)
     當HB>450或者試樣過小時,不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°的金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm的鋼球,在一定載荷下壓入被測材料表面,由壓痕的深度求出材料的硬度。根據試驗材料硬度的不同,分三種不同的標度來表示:
    HRA :是采用60kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度極高的材料(如硬質合金等)。
    HRB :是采用100kg載荷和直徑1.58mm淬硬的鋼球,求得的硬度,用于硬度較低的材料(如退火鋼、鑄鐵等)。
    HRC :是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得的硬度,用于硬度很高的材料(如淬火鋼等)。
   ③維氏硬度(HV)
     以120kg以內的載荷和頂角為136°的金剛石方形錐壓入器壓入材料表面,用材料壓痕凹坑的表面積除以載荷值,即為維氏硬度值(HV)
1.2
  力學性能與可成形性及使用性能的關系
   要使鋼板獲得所需的形狀,必須使其長久變形,所采取的工藝可以是局部或整體彎曲、深沖、張拉或這些成型方法的組合。
(1)薄鋼板的屈服強度表示出成形后的可成形性和強度,對普通碳素鋼板的成形,屈服點值過高,常常有可能發生過大的回彈、成形時容易破斷,磨具磨損快以及由于塑性不佳而出現缺陷。然而材料的屈服點小于140Mpa時,又可能經受不住成形過程中施加的應力,對用于較復雜或復雜成形加工或沖壓加工的鋼板,通常要求具有比較低的屈服強度值,而且屈服比值愈小,由鋼板的成形性能愈好。
(2)中厚板的冷態可成形性與材料的屈服強度和伸長率有直接關系。屈服強度值愈低,產生長久變形所需的應力愈小;伸長率值愈高,高的延展性可以允許承受大的變形量而不致斷裂。
(3)對用于建筑結構、橋梁及機械結構件的鋼板,為防止構件斷裂,要求鋼板材料具有特點的抗拉強度,而為防止構件變形,又要求鋼板材料具有一定的屈服強度,因此對這類用途的鋼材都要求規定抗拉強度、屈服強度的*小值或范圍值。
(4)對用于承受沖擊負荷變形,例如船舶、橋梁、石油、天然氣管線用鋼板,為防止其使用中發生脆性斷裂,又要求其具有一定足夠高的沖擊韌性-沖擊功值。
 

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