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金属材料的主要性能指标及物理意义

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金属材料的主要性能指标及物理意义

发布日期:2018-08-26 作者:济南威光 点击:

金属材料的力学性能是指金属在力作用下所显示与弹性和非弹性反应相关或涉及应力-应变关系的性能。它包括强度、塑性、硬度、韧性及抗疲劳等。金属材料的化学性能是金属在化学介质作用下所表现出来的性能,包括耐腐蚀性、抗氧化性和化学稳定性等。

变形

材料在外力作用下发生的形状和尺寸变化。外力去除后能够恢复的叫弹性变形;外力去除后不能恢复的塑性变形。

强度

强度是指材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力,是工程技术上重要的重要的力学性能指标。由于材料承受载荷的方式不同,其变形方式也不同,分为抗拉、抗压、抗扭、抗弯和抗剪等强度。

抗拉强度

抗拉强度是材料断裂前所能承受的最大应力,是在拉伸应力—应变曲线上的最大应力点,单位为MPa。其物理意义是塑性材料抵抗均匀变形的能力。对于不出现颈缩的材料,抗拉强度就是其断裂强度。

屈服强度

材料的拉伸应力超过弹性范围,开始产生塑性变形时的应力。有些材料没有明显的屈服点,工程上通常取试样产生0.2%残余变形时的应力作为条件屈服极限б0.2,单位为 MPa。

持久强度

试样在设计温度下、经10 万小时后,断裂时的平均应力,单位为 MPa

蠕变强度

在给定温度下和规定的持续时间内,使试样产生一定蠕变量的应力值。工程上通常采用钢材在设计温度下,经过10 万小时后、蠕变率为1%时的应力值,单位 MPa 

塑性

材料在静载荷作用下发生永久变形而不破坏的能力。衡量指标为伸长率和断面收缩率,塑性好的材料可以防止突然破坏。材料的强度和韧性是一对相互制约的指标,强度高,则韧性差;韧性高则强度低。通过晶粒细化可以同时提高材料的强度和韧性。

延伸率

表明试样在拉伸试验破坏时,产生了百分之几的塑性伸长量。它是衡量钢材塑性的一个指标。试样长度一般选择为其直径的倍或10倍,因此,有δ5(短试样)和δ10 (长试样)两种指标,单位为%。

断面收缩率

断面收缩率表明试样在拉伸试验发生破坏时,缩颈处产生的塑性变形率,单位为%。

韧脆转变温度

金属的韧性状态向脆性状态转化的温度称为脆性转变温度。材料的脆性转变温度愈低,材料的低温冲击韧性愈好。碳素结构钢的脆性转变温度为-20℃。目前确定脆性转变温度的普遍方法是,把冲击值降到某一特定允许的最低冲击值的温度,作为该材料的脆性转变温度。

硬度

硬度是材料软硬的一个重要技术指标,是抵抗其它物体压入其表面的能力,是金属表面抵抗变形和破坏的能力。常测的硬度有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。

冲击韧性

金属材料抵抗冲击载荷而不发生破坏的能力。表征金属材料冲击韧性高低的指标是冲击功,冲击功值越大,材料越能承受较大的冲击载荷。冲击吸收能量低的材料称为脆性材料;冲击吸收能量高的材料称为韧性材料。冲击韧性对材料的组织结构敏感,可以通过改变材料成分,提高材料冶金质量来改善材料的冲击韧性。

疲劳

金属材料在受交变应力或循环载荷的作用时,常会在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂,这种现象称为疲劳。

疲劳强度

金属材料在无限多次循环载荷(107次方周)作用下而不发生破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。

金属腐蚀

金属与周围介质相接触,产生化学或电化学作用而遭受破坏的过程称为腐蚀。按腐蚀介质分,有大气腐蚀、水腐蚀、土壤腐蚀、高温气体腐蚀及各种酸、碱、盐的腐蚀等按着腐蚀形式分,有均匀腐蚀及局部腐蚀两大类,后者又有晶间腐蚀、点蚀及缝隙腐蚀等;按腐蚀发生的机理分,有化学腐蚀及电化学腐蚀两大类。

应力腐蚀开裂

应力腐蚀破裂是金属构件在拉伸应力和腐蚀环境共同作用下引起的破坏。应力腐蚀断裂的产生应具备三个条件,其一要有特定的腐蚀环境(包括腐蚀介质的成分、浓度、杂质和温度等);其二是要有足够大的拉伸应力(超过某一极限值);其三是金属材料具有特定的合金成分和组织(包括晶粒大小、晶粒取向、形态、相结构、各类缺陷等)。

晶间腐蚀

晶间腐蚀是由于晶界沉积了杂质,或某一元素增多或减少而引起的。这种变化大多由于不适当的热处理或冷加工所致。晶间腐蚀的发生有两个条件,其一是晶界物质的物理化学状态与晶粒本身不同,其二是有特定的腐蚀环境存在。

氢脆

在高温、高压下分子氢部分分解成原子氢,或者在湿酸性腐蚀环境中经过电化学反应生成氢原子,这些氢原子渗透到钢内部后,使钢晶粒间原子结合力降低,表现为钢材的延伸率、断面收缩率降低,强度也发生变化,这种现象叫氢脆。

  文章转自网络

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