金属材料性能实用知识

为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能(使用性能)及其在冷热加工过程中材料应具备的性能(工艺性能)。  
材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)、化学性能(耐用腐蚀性、抗氧化性)，力学性能也叫机械性能。  
材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。  
(一)、机械性能  
机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。  
1、强度：材料在外力(载荷)作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。  
2、屈服点(бs)：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生0.2%L。时应力值，单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。  
3、抗拉强度(бb)也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿/毫米2(N/mm2)表示。  
4、延伸率(δ)：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。  
5、断面收缩率(Ψ)材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。  
6、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度(HBS、HBW)和洛氏硬度(HKA、HKB、HRC)。  
7、冲击韧性(Ak)：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳/厘米2(J/cm2)。  
对低碳钢拉伸的应力——应变曲线分析
1.弹性：εe=σe/E， 指标σe，E  
2.刚性：△L=P.l/E.F　抵抗弹性变形的能力强度  
3.强度： σs---屈服强度，σb---抗拉强度  
4.韧性：冲击吸收功Ak  
5.疲劳强度： 交变负荷σ-1＜σs  
6.硬度 HR、HV、HB  
Ⅰ阶段 线弹性阶段 拉伸初期 应力—应变曲线为一直线，此阶段应力最高限称为材料的比例极限σe.  
Ⅱ阶段 屈服阶段 当应力增加至一定值时，应力—应变曲线出现水平线段(有微小波动)，在此阶段内，应力几乎不变，而变形却急剧增长，材料失去抵抗变形的能力，这种现象称屈服，相应的应力称为屈服应力或屈服极限，并用σs表示。  
Ⅲ阶段 为强化阶段，经过屈服后，材料又增强了抵抗变形的能力。强化阶段的最高点所对应的应力，称材料的强度极限。用σb表示，强度极限是材料所能承受的最大应力。  
Ⅳ阶段 为颈缩阶段。当应力增至最大值σb后，试件的某一局部显著收缩，最后在缩颈处断裂。  
对低碳钢σs与σb为衡量其强度的主要指标。  
刚性：△L=P.l/E.F，抵抗弹性变形的能力。  
P---拉力，l---材料原长，E---弹性模量，F---截面面积  
塑性变形：外力去处后，不能恢复的变形，即残余变形称塑性变形。  
材料能经受较大塑性变形而不破坏的能力，称为材料的塑性或延伸性。  
衡量材料塑性的两个指标是延伸率和断面收缩率。  
延伸率δ=(△l0/l)×100% 断面收缩率ψ=((A-A1)/A)×100%  
韧性(冲击韧性)：常用冲击吸收功 Ak 表示，指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形功和断裂功的力。  
疲劳强度：材料抵抗无限次应力(107)循环也不疲劳断裂的强度指标，交变负荷σ-1＜σs为设计标准。  
硬度：材料软硬程度。  
测定硬度试验的方法很多，大体上可以分为弹性回条法(肖氏硬度)压入法(布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度)和划痕法(莫氏硬度)等三大类，生产上应用最广泛的是压入法。它是将一定形状、尺寸的硬质压头在一定大小载荷作用下压入被测材料表层，以留下的压痕表面面积大小或深度计算材料的硬度值。  
由于硬度测定时的测定规范，所用仪器设备等不同，用压入法井台测定材料的硬度的方法也有多种。  
常用的方法是布氏硬度法(HB)，维氏硬度法(HV)，洛氏硬度法(HR)。  
(二)、工艺性能  
指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。  
8、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。  
9、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。  
10、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。  
11、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α(外角)或弯心直径d对材料厚度a的比值表示，a愈大或d/a愈小，则材料的冷弯性愈好。  
12、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。  
13、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。  
(三)、化学性能  
指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。  
14、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。  
15、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力