金屬材料知識大全集（金屬材料基礎知識全覆蓋）

2023-09-22 11:57:39

本期給知友們帶來的機械知識《金屬材料的基礎知識》詳細介紹了包括力學性能、物理性能、化學性能在內的使用性能和工藝性能，金屬的晶體結構、金屬鑄錠的組織特點、鋼的熱處理等知識點，乾貨滿滿！

金屬材料：是由金屬元素或以金屬元素為主要材料構成的並具有金屬特性的工程材料。

力學性能

是指金屬在力的作用下所顯示出的與彈性和非彈性反應相關或涉及應力-應變關係的性能，如彈性、強度、硬度、塑性、韌性等

拉伸實驗（金屬的抗拉強度和塑性都是通過拉伸試驗測定）

1. 拉伸試樣

2. 力—伸長曲線（以低碳鋼試樣為例）

3. 脆性材料的拉伸曲線

1. 拉伸試樣（GB6397-86）

強度指標

（1）屈服點σs材料產生屈服時的最小應力。單位為MPa。

σs= Fs/A0

式中，Fs是屈服時的最小載荷(N)；A0是試樣原始截面積。

對於無明顯屈服現象的金屬材料（如高碳鋼、鑄鐵），測量屈服點很困難，工程上經常採用殘餘伸長為0.2％原長時的應力σ0.2作為屈服強度指標，稱為規定殘餘伸長應力。

σ0.2= F0.2/A0

（2）抗拉強度σb材料在拉斷前所承受的最大應力，單位為MPa。抗拉強度表示材料抵抗均勻塑性變形的最大能力，也是設計機械零件和選材的主要依據。

σb= Fb/A0

式中，Fb是試樣斷裂前所承受的最大載荷（N）。

強度的意義

強度是指金屬材料抵抗塑性變形和斷裂的能力，一般鋼材的屈服強度在200～1000MPa 之間。

強度越高，表明材料在工作時越可以承受較高的載荷。當載荷一定時，選用高強度的材料，可以減小構件或零件的尺寸，從而減小其自重。

因此，提高材料的強度是材料科學中的重要課題，稱之為材料的強化。

塑性

金屬材料在載荷的作用下，產生塑性變形而不斷裂的能力稱為塑性。通過拉伸試驗測得 的常用塑性指標有：斷後伸長率和斷面收縮率。

主要指標：1．斷後伸長率δ

2．斷面收縮率ψ

塑性對材料的意義:

1.是金屬材料進行壓力加工的必要條件;

2.提高安全性:因為零件在工作時萬一超載，也會由於塑性變形使材料強化而避免突然斷裂。

衝擊韌性

強度、硬度、塑性等力學性能指標都是材料在靜載荷作用下的表現。

材料在工作時還經常受到動載荷的作用，衝擊載荷就是常見的一種。

在設計和製造受衝擊載荷的零件和工具（如鍛錘、衝床、鉚釘槍等）時，必須考慮所用材料除具有足夠的靜載荷作用下得力學性能指標外，還必須具有足夠的抵抗衝擊載荷的能力。

衝擊載荷與靜載荷的主要區別在於加載時間短、加載速率高、應力集中。由於加載速率提高，金屬形變速率也隨之增加。

衝擊載荷對材料的作用效果或破壞效應大於靜載荷。

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