1. 力學(xué)性能(mechanical properties)


  金屬材料在外力作用下表現(xiàn)出來的各種特性,如彈性、塑性、韌性、強(qiáng)度、硬度等。


2. 彈性(elasticity)


  金屬材料受外力作用發(fā)生了變形,當(dāng)去掉外力后,恢復(fù)原來形狀和尺寸的能力,稱為彈性。金屬材料彈性的好壞,是通過彈性極限、比例極限來反映的。


  金屬的彈性,對(duì)制造彈性零部件具有重要意義。


3. 塑性(plasticity)


  金屬材料在外力作用下產(chǎn)生永久變形(指去掉外力后不能恢復(fù)原狀的變形),但不會(huì)被破壞的能力,叫作塑性。塑性用伸長(zhǎng)率、斷面收縮率表示。


  金屬的塑性與變形方式有關(guān)。例如,有些金屬在受拉伸變形時(shí)要發(fā)生破壞,但受擠壓或模鍛時(shí)可不發(fā)生破裂。


  金屬的塑性是進(jìn)行壓力加工、冷彎工藝等必須考慮的重要因素。另外,適當(dāng)?shù)乃苄詫?duì)提高金屬結(jié)構(gòu)的安全可靠性十分必要。


4. 強(qiáng)度(intensity&strength)


  金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。金屬材料的強(qiáng)度是通過比例極限、彈性極限、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等許多強(qiáng)度指標(biāo)來反映的。


  在外力作用下工作的零件或構(gòu)件,其強(qiáng)度是選用金屬材料的重要依據(jù)。


5. 強(qiáng)度極限(ultimate strength)


  強(qiáng)度極限σ在拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的最大應(yīng)力點(diǎn),單位為MPa。


6. 比例極限(proportional limit)


  在彈性變形階段,金屬材料所承受的和應(yīng)變能力保持正比的最大應(yīng)力,稱為比例極限。由于比例極限很難測(cè)定,所以常常采用發(fā)生很微小的塑性變形量的應(yīng)力值來表示,稱為規(guī)定比例極限。用σp表示,單位為M(兆帕)。計(jì)算公式為:


7. 彈性極限(elastic limit )


  金屬能保持彈性變形的最大應(yīng)力,稱為彈性極限。由于彈性極限很難測(cè)定,所以常常采用很微小的塑性變形量的應(yīng)力值來表示。彈性極限用σ。表示,單位為MPa(兆帕)。


8. 屈服極限(yield limit)與規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度(SMYS)


  屈服極限用σs表示,指材料的拉伸應(yīng)力超過彈性范圍,開始發(fā)生塑性變形時(shí)的應(yīng)力。有些材料的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線并不出現(xiàn)明顯的屈服平臺(tái),即不能明確地確定其屈服點(diǎn)。對(duì)于此種情況,工程上規(guī)定取試樣產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值作為條件屈服極限,用0.2表示,單位為MPa。


  SMYS:規(guī)定的最小屈服強(qiáng)度(the specified minimum yield strength)。這個(gè)詞匯經(jīng)常在一些壓力試驗(yàn)等規(guī)范內(nèi)出現(xiàn)。


9. 抗拉強(qiáng)度(tensile strength)與規(guī)定的最小拉伸強(qiáng)度(SMTS)


  金屬試樣拉伸時(shí),在拉斷前所承受的最大應(yīng)力,稱為抗拉強(qiáng)度。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗大量塑性變形和破壞的能力,抗拉強(qiáng)度以σ表示,單位為MPa。計(jì)算公式為:試樣拉斷前的最大負(fù)荷)/F。(試樣原橫截面面積)]


  SMTS:規(guī)定的最小拉伸強(qiáng)度(the specified minimum tensile strength)。這個(gè)詞匯經(jīng)常在一些壓力試驗(yàn)等規(guī)范內(nèi)出現(xiàn)。


10. 抗彎強(qiáng)度(bending strength)


  試樣在位于兩支承中間的集中負(fù)荷作用下折斷時(shí),折斷橫截面(危險(xiǎn)截面)所承受的最大正應(yīng)力,稱為抗彎強(qiáng)度。抗彎強(qiáng)度以表示,單位為MPa。


11. 抗壓強(qiáng)度(compressive strength)


  材料在壓力作用下不發(fā)生碎裂時(shí)所能承受的最大正應(yīng)力,稱為抗壓強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度以原面積除負(fù)荷,單位為MPa。


12. 伸長(zhǎng)率(elongation percentage)


  金屬在拉伸試驗(yàn)時(shí),試樣拉斷后,其標(biāo)距部分所增加的長(zhǎng)度與原標(biāo)距長(zhǎng)度的百分比,稱為伸長(zhǎng)率,以 δ 表示 ,單位為 % 。


13. 斷面收縮率(section shrinkage)


  金屬拉伸試驗(yàn)中,在斷裂處試樣截面面積減小的百分率,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。


14. 持久極限(endurance lin[持久強(qiáng)度(rupture strength)]


  持久極限指金屬材料在給定溫度下,經(jīng)過一定時(shí)間破壞時(shí)所能承受的恒定應(yīng)力,單位為MPa。常用符號(hào)σb。帶有一個(gè)或兩個(gè)指數(shù)表示,如σb/100,表示在常溫下持久時(shí)間為100h的應(yīng)力;σb400/100,表示在試驗(yàn)溫度400℃時(shí),持久時(shí)間為100h的應(yīng)力,就是所謂高溫持久強(qiáng)度。


15. 蠕變極限(creep limit)


  金屬材料在一定溫度和長(zhǎng)時(shí)間受力狀態(tài)下,即使所受應(yīng)力小于其屈服強(qiáng)度,但隨著時(shí)間的增長(zhǎng),也會(huì)慢慢地產(chǎn)生塑性變形,這種現(xiàn)象稱為蠕變。


  蠕變極限,是指金屬材料在一定溫度和恒定應(yīng)力下,在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)的蠕變變形量或蠕變速度不超過某一規(guī)定值時(shí)所能承受的最大應(yīng)力,單位為MPa。以伸長(zhǎng)率測(cè)定蠕變極限時(shí),符號(hào)為σ0.2帶有三個(gè)指數(shù)。如σ0.2 700/100,即表示試驗(yàn)溫度為700℃時(shí),經(jīng)100h試驗(yàn)后,允許伸長(zhǎng)率為0.2%時(shí)的蠕變極限。此時(shí)還必須注明,蠕變極限是按總伸長(zhǎng)率或殘余伸長(zhǎng)率測(cè)得的,在以給定的蠕變速度測(cè)定的蠕變極限時(shí),符號(hào)σ?guī)в袃蓚€(gè)指數(shù)。如σ6001.10-5 ,即表示在試驗(yàn)溫度為600℃時(shí),蠕變速度為1×10-5%/h的蠕變極限。此時(shí)必須注明測(cè)得規(guī)定蠕變速度的試驗(yàn)時(shí)間。


16. 疲勞極限(fatigue limit)


  金屬材料在受重復(fù)或交變應(yīng)力作用時(shí),雖其所受應(yīng)力遠(yuǎn)小于抗拉強(qiáng)度,甚至小于彈性極限,經(jīng)多次循環(huán)后,在無顯著外觀變形情況下而會(huì)發(fā)生斷裂,這種現(xiàn)象稱為疲勞。金屬材料在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下,經(jīng)過周次N的應(yīng)力循環(huán)仍不發(fā)生斷裂時(shí)所能承受最大應(yīng)力稱為疲勞極限,以σ-1表示,單位為MPa。


17. 疲勞強(qiáng)度(fatigue strength)


  金屬材料在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下,循環(huán)一定周次N后斷裂時(shí)所能承受的最大應(yīng)力,叫作疲勞強(qiáng)度,以σn表示,單位為MPa,此時(shí),N稱為材料的疲勞壽命。某些金屬材料在重復(fù)或交變應(yīng)力作用下沒有明顯的疲勞極限,常采用疲勞強(qiáng)度表示。


18. 沖擊吸收功(impact absorbing energy)或沖擊韌性值(impacttoughness)


  金屬材料對(duì)沖擊負(fù)荷的抵抗能力稱為韌性,通常用沖擊吸收功或沖擊韌性值來度量。用一定尺寸和形狀的試樣,在規(guī)定類型的試驗(yàn)機(jī)上受一次沖擊負(fù)荷折斷時(shí)所吸收的功,稱沖擊吸收功,以符號(hào)A表示,單位為J;試樣刻槽處單位面積上所消耗的功,稱為沖擊韌性值,以ak表示,單位為kJ/㎡。計(jì)算公式為:


  在動(dòng)負(fù)荷下工作的金屬零部件,實(shí)際上很少受一次超載沖擊被破壞,而是受小能量的多次重復(fù)沖擊才被破壞,因此僅用一次消耗于Ak或沖擊韌性值a4來衡量其抗力是不夠準(zhǔn)確的,而應(yīng)以多次重復(fù)沖擊試驗(yàn)來度量。據(jù)研究表明,在能量不太大的情況下,材料承受多次重復(fù)沖擊的能力,主要決定于強(qiáng)度。


  沖擊吸收功Ak包括以下三部分:①. 消耗于試樣彈性變形的彈性功;②. 消耗于試樣塑性變形的塑性功;③. 消耗于裂紋開始產(chǎn)生、擴(kuò)展直至斷裂的撕裂功。


  由于沖擊功僅為試樣缺口附近參加變形的體積所吸收,而此體積又無法測(cè)量,且在同一斷面上每一部分的變形也不一致,因此用單位截面積上的沖擊功(沖擊值)a來判斷沖擊韌性的方法在國(guó)內(nèi)外已逐漸淘汰。


19. 低溫沖擊韌性(low temperature impact toughness)和高溫沖擊韌性(high temperature impact toughness)


  金屬材料在常溫、低溫及高溫下所測(cè)得的沖擊吸收功或沖擊韌性值是不一樣的。低溫條件下測(cè)得的沖擊韌性,稱為低溫沖擊韌性;高溫條件下測(cè)得的沖擊韌性,稱為高溫沖擊韌性。低溫或高溫下測(cè)得的沖擊吸收功或沖擊韌性值都要注明試驗(yàn)溫度。


20. 金屬材料的冷脆(cold brittleness)及脆性轉(zhuǎn)變溫度


  鋼材在較低溫度時(shí)發(fā)生的脆性斷裂,通常稱為冷脆。材料發(fā)生脆裂時(shí)的臨界溫度稱為韌性-脆裂轉(zhuǎn)變溫度,簡(jiǎn)稱脆性轉(zhuǎn)變溫度。