金属材料的力学性能?

金属材料的力学性能?
       金属材料具有许多良好的性能，因此被广泛地应用于制造各种构件、机械零件、工具和日常生活用具。金属材料的性能包含工艺性能和使用性能两方面。工艺性能是指制造工艺过程中材料适应加工的性能(如铸造性能、可锻性能、焊接性能及切削加工性能等)；使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能，它决定了材料的应用范围、安全可靠性及使用寿命，包括力学性能、物理和化学性能。
　　金属材料的力学性能是指材料在外力作用时抵抗变形和破坏的能力，表现为刚性(刚度)、弹性、强度和塑性等。它是设计人员与工艺人员*为关心的一个重要问题，是设计和制造零件*重要的指标，也是评定材料质量和热处理工艺的重要参数。首先，掌握材料的力学性能是设计零件、选用材料时的重要依据，根据力学性能的状况才能决定该材料能否满足零件的要求。其次，材料的力学性能指标也是控制材料质量的重要参数。每种金属材料，除了对其化学成分范围作了规定之外，还对它的力学性能(一定尺寸的试样，在一定的加工及热处理状态下的性能)指标作了较详细的规定。只有达到所规定的性能指标的材料才算是合格的，才能作为制造各类零件的原材料。
　　机械零件都在一定的工作条件下服役，不仅尺寸和形状千差万别，而且受力状况和工作环境也各式各样。要找到一个能满足各不相同的工作条件的力学性能指标是不可能的，也是不现实的。工作条件通常是指它们在工作时受到力、介质及温度等的作用。对所有的零件来说，总是受到外力(载荷)的作用，根据作用载荷的性质可分为静载荷、冲击载荷、动载荷和摩擦力等。此外，有些零件和制品除受力作用外，还在一定的腐蚀性介质及温度等特殊环境下工作，如化工机械、水力机械、汽轮机叶片、汽轮机转子和锅炉等。所以，只能根据载荷的性质(静载、动载、交变载荷)、所接触的外界环境(温度的高低、介质的性质)等对材料在特定的条件下进行试验，取得一定的性能指标，以其作为检定材料质量及设计零件时选用材料的依据。在测定材料力学性能指标中*简便*通用的方法是用光滑试样在单轴拉伸试验中测定的(如屈服极限、强度极限等这些常用指标)；更简便的而不必破坏样品的试验法是硬度试验法。所测得的硬度值同拉伸试验时所求的强度值有一定的对应关系；而且对脆性材料来讲，硬度法能测得拉伸试验无法测得的数据。
　　为了测定材料在动态载荷下以及在低温度下的特性，采用了冲击韧性试验法，以测定金属断裂时所需之功，从而判断材料在使用中的安全可靠程度。近年来，发展起来的断裂力学，将材料的断裂过程与裂纹扩展时所需之功联系起来，规定了材料的“断裂韧性值”，它对精确地估价材料使用寿命和设计可靠运转的机件具有指导意义。
　　在交变载荷下工作的零件，需要材料有高的疲劳极限；在高温下受力的零件需要材料有高的蠕变抗力。对于这些性能，一方面要从材料的成分及组织上尽量予以保证；另一方面也要通过设计合理的试验方法尽可能地使试验所测得的性能能够更好地符合零件的实际工作状况。