1. 力學性能(mechanical properties)
金屬材料在外力作用(yong)下表現(xian)出來的各種特性(xing),如彈(dan)性(xing)、塑性(xing)、韌性(xing)、強度(du)、硬度(du)等。
2. 彈性(elasticity)
金屬材料受(shou)外(wai)力(li)作用發(fa)生了變(bian)形,當去(qu)掉(diao)外(wai)力(li)后,恢復原來形狀和尺寸(cun)的能(neng)力(li),稱(cheng)為彈(dan)性。金屬材料彈(dan)性的好壞(huai),是通過彈(dan)性極限、比例極限來反映的。
金屬的彈性,對制(zhi)造彈性零部(bu)件具有重要意義。
3. 塑(su)性(plasticity)
金屬(shu)材料在(zai)外(wai)力(li)作用下產生永久變(bian)形(指去掉外(wai)力(li)后不能恢(hui)復原狀的(de)(de)變(bian)形),但不會(hui)被破壞(huai)的(de)(de)能力(li),叫作塑性。塑性用伸長率、斷面收縮率表示。
金屬(shu)的塑性與變(bian)形(xing)方式有(you)關(guan)。例如,有(you)些(xie)金屬(shu)在受拉伸變(bian)形(xing)時要(yao)發(fa)生破(po)(po)壞,但(dan)受擠壓或模鍛(duan)時可不發(fa)生破(po)(po)裂。
金(jin)屬的(de)塑性是(shi)進行壓力加(jia)工、冷(leng)彎工藝等必須考慮的(de)重要因(yin)素。另(ling)外,適當的(de)塑性對提高(gao)金(jin)屬結構的(de)安全可靠性十分必要。
4. 強度(intensity&strength)
金屬材料在(zai)外力作用(yong)下抵(di)抗變形和斷(duan)裂的(de)能力稱為強(qiang)(qiang)度(du)。金屬材料的(de)強(qiang)(qiang)度(du)是通過比例(li)極(ji)(ji)限、彈性極(ji)(ji)限、屈服強(qiang)(qiang)度(du)、抗拉強(qiang)(qiang)度(du)等許多強(qiang)(qiang)度(du)指(zhi)標來(lai)反(fan)映的(de)。
在外(wai)力作(zuo)用下工作(zuo)的(de)零件(jian)(jian)或構件(jian)(jian),其強度是選用金屬材料(liao)的(de)重(zhong)要依據。
5. 強度極限(ultimate strength)
強度極限σ在拉伸(shen)應(ying)力(li)-應(ying)變曲線上的最大應(ying)力(li)點,單位為MPa。
6. 比例極(ji)限(proportional limit)
在彈(dan)性變形(xing)(xing)階段,金(jin)屬材料所承(cheng)受的(de)和應變能力保持正(zheng)比(bi)的(de)最大(da)應力,稱為比(bi)例極(ji)限(xian)。由于比(bi)例極(ji)限(xian)很難測(ce)定,所以(yi)常常采用(yong)發生很微小的(de)塑性變形(xing)(xing)量的(de)應力值來表示,稱為規定比(bi)例極(ji)限(xian)。用(yong)σp表示,單位為M(兆帕)。計算公式為:
7. 彈性極限(elastic limit )
金屬(shu)能保持彈性(xing)(xing)變形(xing)的(de)最大應(ying)力,稱為彈性(xing)(xing)極(ji)限(xian)。由于彈性(xing)(xing)極(ji)限(xian)很(hen)難(nan)測定,所以常常采用很(hen)微小的(de)塑(su)性(xing)(xing)變形(xing)量的(de)應(ying)力值(zhi)來(lai)表(biao)示。彈性(xing)(xing)極(ji)限(xian)用σ。表(biao)示,單(dan)位(wei)為MPa(兆帕)。
8. 屈服(fu)極限(yield limit)與規定的最小屈服(fu)強度(SMYS)
屈(qu)服(fu)(fu)極限用(yong)σs表(biao)示,指材料(liao)的拉(la)伸(shen)(shen)應力超(chao)過(guo)彈性范(fan)圍,開始發生塑(su)性變形時的應力。有些材料(liao)的拉(la)伸(shen)(shen)應力-應變曲(qu)線并不出(chu)現明顯(xian)的屈(qu)服(fu)(fu)平(ping)臺,即不能明確地確定(ding)其(qi)屈(qu)服(fu)(fu)點。對于此種情況,工程上規定(ding)取(qu)試樣產生0.2%殘余變形的應力值作為條件屈(qu)服(fu)(fu)極限,用(yong)0.2表(biao)示,單位為MPa。
SMYS:規(gui)定的最小(xiao)屈服(fu)強度(du)(the specified minimum yield strength)。這個詞匯經常(chang)在一些壓(ya)力試驗(yan)等規(gui)范內出現。
9. 抗拉(la)強(qiang)度(tensile strength)與規定的最(zui)小拉(la)伸(shen)強(qiang)度(SMTS)
金屬(shu)試樣(yang)拉(la)伸時,在拉(la)斷(duan)前所承受的最(zui)(zui)大(da)應力(li),稱(cheng)為(wei)抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)度。它表示金屬(shu)材料在拉(la)力(li)作用下抵抗(kang)(kang)大(da)量(liang)塑性變(bian)形和(he)破壞的能力(li),抗(kang)(kang)拉(la)強(qiang)度以(yi)σ表示,單位為(wei)MPa。計算公式為(wei):試樣(yang)拉(la)斷(duan)前的最(zui)(zui)大(da)負荷)/F。(試樣(yang)原橫截(jie)面面積(ji))]
SMTS:規定(ding)的最(zui)小拉伸強度(du)(the specified minimum tensile strength)。這個詞匯經常在一(yi)些壓(ya)力試(shi)驗等規范內出現。
10. 抗彎(wan)強度(bending strength)
試樣在位于兩支(zhi)承(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)間(jian)的集中(zhong)(zhong)負(fu)荷作用下(xia)折(zhe)斷時,折(zhe)斷橫截(jie)面(危險截(jie)面)所承(cheng)(cheng)受的最(zui)大正應(ying)力(li),稱為抗(kang)彎強(qiang)度(du)。抗(kang)彎強(qiang)度(du)以(yi)表(biao)示(shi),單位為MPa。
11. 抗(kang)壓強度(compressive strength)
材料在壓力(li)作用下(xia)不發生碎裂時(shi)所能承受的最大(da)正(zheng)應力(li),稱為抗(kang)壓強度(du)。抗(kang)壓強度(du)以原面積(ji)除(chu)負荷,單位為MPa。
12. 伸長率(elongation percentage)
金(jin)屬(shu)在拉伸(shen)試驗(yan)時,試樣拉斷后,其標距(ju)部分所增加的長(chang)度與原標距(ju)長(chang)度的百分比,稱(cheng)為(wei)伸(shen)長(chang)率,以 δ 表示 ,單位為(wei) % 。
13. 斷面收縮率(section shrinkage)
金屬拉伸試(shi)驗中,在(zai)斷裂處試(shi)樣(yang)截面面積減小的百分率,稱為斷面收縮率。以ψ表(biao)示(shi),單位為%。
14. 持久極限(endurance lin[持久強度(rupture strength)]
持(chi)(chi)久極限(xian)指(zhi)金屬(shu)材料在給定(ding)溫(wen)度下(xia),經過一定(ding)時(shi)間破(po)壞(huai)時(shi)所能承受的(de)恒定(ding)應力(li),單位為(wei)MPa。常用符號σb。帶有一個或兩個指(zhi)數(shu)表示,如σb/100,表示在常溫(wen)下(xia)持(chi)(chi)久時(shi)間為(wei)100h的(de)應力(li);σb400/100,表示在試驗溫(wen)度400℃時(shi),持(chi)(chi)久時(shi)間為(wei)100h的(de)應力(li),就是所謂高溫(wen)持(chi)(chi)久強度。
15. 蠕變(bian)極限(creep limit)
金屬材料在(zai)一定溫度和長時(shi)間受力狀(zhuang)態(tai)下(xia),即使所受應力小(xiao)于其屈(qu)服強度,但隨著時(shi)間的增長,也(ye)會慢(man)(man)慢(man)(man)地產生塑(su)性(xing)變形,這種現象稱為蠕變。
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(ji)限(fatigue limit)
金屬(shu)材料(liao)在受重復或交變(bian)應力作(zuo)用(yong)時(shi),雖其所受應力遠小(xiao)(xiao)于抗拉強度,甚至小(xiao)(xiao)于彈性(xing)極(ji)限(xian),經多(duo)次循環(huan)后,在無(wu)顯著(zhu)外觀(guan)變(bian)形(xing)情況下而會(hui)發生(sheng)斷裂(lie),這種現象稱為疲勞。金屬(shu)材料(liao)在重復或交變(bian)應力作(zuo)用(yong)下,經過周(zhou)次N的(de)應力循環(huan)仍(reng)不(bu)發生(sheng)斷裂(lie)時(shi)所能承受最(zui)大應力稱為疲勞極(ji)限(xian),以σ-1表示,單位為MPa。
17. 疲勞強度(fatigue strength)
金屬(shu)材(cai)料(liao)在重(zhong)復(fu)或交變應(ying)力作(zuo)用(yong)下,循環一定周次N后斷裂(lie)時所(suo)能承受的(de)最大(da)應(ying)力,叫作(zuo)疲(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)度,以σn表示(shi),單位(wei)為(wei)MPa,此時,N稱為(wei)材(cai)料(liao)的(de)疲(pi)勞(lao)壽命。某些金屬(shu)材(cai)料(liao)在重(zhong)復(fu)或交變應(ying)力作(zuo)用(yong)下沒有明(ming)顯(xian)的(de)疲(pi)勞(lao)極限,常采用(yong)疲(pi)勞(lao)強(qiang)(qiang)度表示(shi)。
18. 沖擊(ji)吸收功(impact absorbing energy)或沖擊(ji)韌性(xing)值(impacttoughness)
金屬材料(liao)對(dui)沖(chong)(chong)擊負荷的抵抗(kang)能力稱為(wei)韌(ren)(ren)性,通常用(yong)沖(chong)(chong)擊吸收(shou)功或沖(chong)(chong)擊韌(ren)(ren)性值(zhi)來度量。用(yong)一定尺寸和形狀的試(shi)樣,在(zai)規定類型的試(shi)驗機上受(shou)一次沖(chong)(chong)擊負荷折斷時所吸收(shou)的功,稱沖(chong)(chong)擊吸收(shou)功,以(yi)(yi)符號A表示,單位為(wei)J;試(shi)樣刻槽(cao)處單位面積上所消耗的功,稱為(wei)沖(chong)(chong)擊韌(ren)(ren)性值(zhi),以(yi)(yi)ak表示,單位為(wei)kJ/㎡。計(ji)算公(gong)式為(wei):
在動負(fu)荷(he)下(xia)工作(zuo)的(de)金(jin)屬零部件,實際(ji)上(shang)很少受(shou)一次(ci)超載沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)被破壞(huai),而是受(shou)小能量(liang)(liang)的(de)多(duo)次(ci)重復(fu)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)才被破壞(huai),因(yin)此僅用一次(ci)消(xiao)耗于Ak或沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)韌性(xing)值(zhi)a4來衡量(liang)(liang)其抗(kang)力(li)是不夠(gou)準確的(de),而應以多(duo)次(ci)重復(fu)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)試(shi)驗來度量(liang)(liang)。據研究(jiu)表明,在能量(liang)(liang)不太大的(de)情況(kuang)下(xia),材料承受(shou)多(duo)次(ci)重復(fu)沖(chong)(chong)擊(ji)(ji)的(de)能力(li),主要決(jue)定于強度。
沖(chong)擊吸(xi)收功Ak包括以下三(san)部分:①. 消(xiao)耗(hao)于試樣(yang)彈性變(bian)形的(de)彈性功;②. 消(xiao)耗(hao)于試樣(yang)塑(su)性變(bian)形的(de)塑(su)性功;③. 消(xiao)耗(hao)于裂(lie)紋開始產(chan)生、擴(kuo)展(zhan)直至斷裂(lie)的(de)撕裂(lie)功。
由于沖擊(ji)功僅為(wei)試樣(yang)缺口附近參加變形的體積(ji)(ji)所吸收(shou),而此(ci)體積(ji)(ji)又無法測量(liang),且在(zai)同(tong)一斷面上每(mei)一部分的變形也不一致,因此(ci)用單位截面積(ji)(ji)上的沖擊(ji)功(沖擊(ji)值)a來判斷沖擊(ji)韌(ren)性的方法在(zai)國(guo)內(nei)外已(yi)逐漸(jian)淘(tao)汰。
19. 低溫沖擊(ji)韌性(low temperature impact toughness)和高溫沖擊(ji)韌性(high temperature impact toughness)
金屬材料在常溫(wen)(wen)、低(di)(di)溫(wen)(wen)及高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)所(suo)測(ce)得的沖擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)功(gong)或沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)值是不一樣的。低(di)(di)溫(wen)(wen)條(tiao)(tiao)件下(xia)(xia)測(ce)得的沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing),稱(cheng)為(wei)低(di)(di)溫(wen)(wen)沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing);高(gao)(gao)溫(wen)(wen)條(tiao)(tiao)件下(xia)(xia)測(ce)得的沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing),稱(cheng)為(wei)高(gao)(gao)溫(wen)(wen)沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)。低(di)(di)溫(wen)(wen)或高(gao)(gao)溫(wen)(wen)下(xia)(xia)測(ce)得的沖擊(ji)(ji)吸(xi)收(shou)功(gong)或沖擊(ji)(ji)韌(ren)(ren)性(xing)(xing)值都要(yao)注明試(shi)驗溫(wen)(wen)度(du)。
20. 金屬(shu)材料的(de)冷(leng)脆(cold brittleness)及脆性(xing)轉變溫度
鋼材在較低溫度(du)時發生的脆(cui)性斷裂(lie),通(tong)常稱為冷脆(cui)。材料發生脆(cui)裂(lie)時的臨界溫度(du)稱為韌性-脆(cui)裂(lie)轉(zhuan)變溫度(du),簡(jian)稱脆(cui)性轉(zhuan)變溫度(du)。