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1.金属材料的性能 ■金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。 1.使用性能是指为了保证零件的正常工作，材料应具备的性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能. 1.1力学性能：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度 1.2物理性能：密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性 1.3化学性能：耐腐蚀性、高热抗氧化性 2.工艺性能是指金属材料在被加工过程中，适应各种加工工艺方法的性能，如铸造性能、焊接性能、热处理性能和切削加工性能等。 2.1铸造性能 2.2锻造性能 2.3焊接性能 2.4热处理性能 2.5切削加工性能 2.6冲压性能 1.1金属材料的力学性能 1.机械零件或其他结构件在使用过程中，会受到各种外力的作用。金属材料在外力作用下所表现出来的性能称为力学性能，它是保证保证零件和构件正常工作应具备的主要性能。衡量金属材料力学性能的指标主要有强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。力学性能不仅是机械零件设计、选材、验收、鉴定的主要依据，也是对产品加工工程实行质量控制的重要参数。 2.金属材料在加工和使用过程中所受到的外力成为载荷。 1）静载荷，是指在短时间内以高速度作用于零件上的载荷。 2）冲击载荷，是指在短时间内以高速度作用于零件上的荷重。 3）交变载荷，是指大小、方向随时间发生周期性变化的载荷。 3.金属材料在载荷作用下发生的尺寸和形状的变化称为变形。按去除载荷后变形是否能完全恢复的情况，变形可分为弹性变形和塑性变形。去除载荷后零件的变形能立即恢复原状，即随载荷的作用而产生，随载荷的去除而消失的变形称为弹性变形；若去除载荷后零件的变形不能完全消失而是保留一部分残余变形，这种不能恢复的残余变形称为塑性变形，也称为永久变形。根据载荷作用不同，变形又可分为拉伸、压缩、剪切、扭转和弯曲等五种变形方式。 4.金属材料在受外力作用时，为保持其不变形，在材料内部作用着与外力相对抗的历，称为内力。单位面积上的内力叫做应力。简述材料受拉伸载荷或压缩载荷时，其横截面积上的应力的计算公式。 1.1.1强度 定义：金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力成为强度。金属材料的强度越高，抵抗塑性变形和断裂的能力，在工作中所能承受的载荷就越大。金属材料的强度按受力类型分为抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、抗弯强度和抗扭强度五种。一般情况下多用抗拉强度作为衡量金属材料强度的依据。金属材料的抗拉强度是通过拉伸试验测定的。 1）拉伸试验 2）拉伸曲线 在拉伸试验过程中，试验机自动以拉伸力F为纵坐标，以拉伸量ΔL为横坐标，画出一条拉伸力F与伸长量ΔL的关系曲线，称为力-拉伸曲线或拉伸曲线。 1.1.2塑性 定义：塑性是指金属材料在外力作用下产生塑性变形而不断裂的能力。塑性表示了金属材料在断裂前产生塑性变形的能力的大小。金属材料的塑性也是通过拉伸试验测定的，衡量指标有断后伸长率和断面收缩率两种。 材料具备一定的塑性才能进行各种成型加工，如冷冲压、锻造、轧制等。钢的塑性较好，能通过锻造成型。铸铁的断后伸长率几乎为零，塑性很差，所以不能进行塑性变形加工。另外，具有一定塑性的零件，偶尔过载也能由于发生一定量的塑性变形而不致立即断裂，在一定程度上保证了零件的工作安全性，因此对于重要的结构零件要求必须具备一定的塑性。塑性并不是越大越好，一般来说，各种零件对塑性的要求有一定的限度。钢材的塑性过大，一般其强度会降低，这不但会降低钢制零件的使用寿命，而且会加大零件的自身重量，浪费材料。 定义：硬度是指金属材料抵抗其他更硬物体压入其表面的能力，是衡量金属材料软硬程度的指标。 （1）布氏硬度(BH) （2）洛氏硬度 (HR) （3）维氏硬度(HV) 1.1.4冲击韧性 定义：金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力成为冲击韧性。衡量指标是冲击吸收功Ak 1.1.5疲劳强度 1）疲劳现象：实际生产中有许多机器零件，如齿轮、弹簧、衢州等，都是在交变载荷下工作的。承受交变载荷的零件，在工作应力低于其屈服强度时，经过较长时间的工作也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳。疲劳断裂是在实现无明显塑性变形的情况下突然发生的，故其具有很大的危险性。 2）疲劳强度 金属材料在无数次交变载荷的作用下而不发生断裂的最大应力，称为疲劳强度，用δ-1表示。疲劳强度的数值 越大，材料抵抗疲劳破坏的能力越强。 3）提高疲劳强度的措施 疲劳断裂是在零件应力集中的局部区域发生的，疲劳断裂的宏观断口都有一个疲劳裂纹的策源地和裂纹扩展区。