1. 力學性能(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、強度、硬度等。
2. 彈性(elasticity)
金屬材料受外力作用發(fā)生了變形,當去掉外力后,恢復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原狀的變形),但不會被破壞的能力,叫作塑性。塑性用伸長率、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要發(fā)生破壞,但受擠壓或模鍛時可不發(fā)生破裂。
金屬的塑性是進行壓力加工、冷彎工藝等必須考慮的重要因素。另外,適當?shù)乃苄詫μ岣呓饘俳Y(jié)構(gòu)的安全可靠性十分必要。
4. 強度(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度。金屬材料的強度是通過比例極限、彈性極限、屈服強度、抗拉強度等許多強度指標來反映的。
在外力作用下工作的零件或構(gòu)件,其強度是選用金屬材料的重要依據(jù)。
5. 強度極限(ultimate strength)
強度極限σ在拉伸應力-應變曲線上的最大應力點,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變能力保持正比的最大應力,稱為比例極限。由于比例極限很難測定,所以常常采用發(fā)生很微小的塑性變形量的應力值來表示,稱為規(guī)定比例極限。用σp表示,單位為M(兆帕)。計算公式為:
7. 彈性極限(elastic limit )
金屬能保持彈性變形的最大應力,稱為彈性極限。由于彈性極限很難測定,所以常常采用很微小的塑性變形量的應力值來表示。彈性極限用σ。表示,單位為MPa(兆帕)。
8. 屈服極限(yield limit)與規(guī)定的最小屈服強度(SMYS)
屈服極限用σs表示,指材料的拉伸應力超過彈性范圍,開始發(fā)生塑性變形時的應力。有些材料的拉伸應力-應變曲線并不出現(xiàn)明顯的屈服平臺,即不能明確地確定其屈服點。對于此種情況,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)定的最小屈服強度(the specified minimum yield strength)。這個詞匯經(jīng)常在一些壓力試驗等規(guī)范內(nèi)出現(xiàn)。
9. 抗拉強度(tensile strength)與規(guī)定的最小拉伸強度(SMTS)
金屬試樣拉伸時,在拉斷前所承受的最大應力,稱為抗拉強度。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,抗拉強度以σ表示,單位為MPa。計算公式為:試樣拉斷前的最大負荷)/F。(試樣原橫截面面積)]
SMTS:規(guī)定的最小拉伸強度(the specified minimum tensile strength)。這個詞匯經(jīng)常在一些壓力試驗等規(guī)范內(nèi)出現(xiàn)。
10. 抗彎強度(bending strength)
試樣在位于兩支承中間的集中負荷作用下折斷時,折斷橫截面(危險截面)所承受的最大正應力,稱為抗彎強度。抗彎強度以表示,單位為MPa。
11. 抗壓強度(compressive strength)
材料在壓力作用下不發(fā)生碎裂時所能承受的最大正應力,稱為抗壓強度。抗壓強度以原面積除負荷,單位為MPa。
12. 伸長率(elongation percentage)
金屬在拉伸試驗時,試樣拉斷后,其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率,以 δ 表示 ,單位為 % 。
13. 斷面收縮率(section shrinkage)
金屬拉伸試驗中,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[持久強度(rupture strength)]
持久極限指金屬材料在給定溫度下,經(jīng)過一定時間破壞時所能承受的恒定應力,單位為MPa。常用符號σb。帶有一個或兩個指數(shù)表示,如σb/100,表示在常溫下持久時間為100h的應力;σb400/100,表示在試驗溫度400℃時,持久時間為100h的應力,就是所謂高溫持久強度。
15. 蠕變極限(creep limit)
金屬材料在一定溫度和長時間受力狀態(tài)下,即使所受應力小于其屈服強度,但隨著時間的增長,也會慢慢地產(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力下,在規(guī)定的時間內(nèi)的蠕變變形量或蠕變速度不超過某一規(guī)定值時所能承受的最大應力,單位為MPa。以伸長率測定蠕變極限時,符號為σ0.2帶有三個指數(shù)。如σ0.2 700/100,即表示試驗溫度為700℃時,經(jīng)100h試驗后,允許伸長率為0.2%時的蠕變極限。此時還必須注明,蠕變極限是按總伸長率或殘余伸長率測得的,在以給定的蠕變速度測定的蠕變極限時,符號σ?guī)в袃蓚€指數(shù)。如σ6001.10-5 ,即表示在試驗溫度為600℃時,蠕變速度為1×10-5%/h的蠕變極限。此時必須注明測得規(guī)定蠕變速度的試驗時間。
16. 疲勞極限(fatigue limit)
金屬材料在受重復或交變應力作用時,雖其所受應力遠小于抗拉強度,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發(fā)生斷裂,這種現(xiàn)象稱為疲勞。金屬材料在重復或交變應力作用下,經(jīng)過周次N的應力循環(huán)仍不發(fā)生斷裂時所能承受最大應力稱為疲勞極限,以σ-1表示,單位為MPa。
17. 疲勞強度(fatigue strength)
金屬材料在重復或交變應力作用下,循環(huán)一定周次N后斷裂時所能承受的最大應力,叫作疲勞強度,以σn表示,單位為MPa,此時,N稱為材料的疲勞壽命。某些金屬材料在重復或交變應力作用下沒有明顯的疲勞極限,常采用疲勞強度表示。
18. 沖擊吸收功(impact absorbing energy)或沖擊韌性值(impacttoughness)
金屬材料對沖擊負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)定類型的試驗機上受一次沖擊負荷折斷時所吸收的功,稱沖擊吸收功,以符號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/㎡。計算公式為:
在動負荷下工作的金屬零部件,實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確的,而應以多次重復沖擊試驗來度量。據(jù)研究表明,在能量不太大的情況下,材料承受多次重復沖擊的能力,主要決定于強度。
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、低溫及高溫下所測得的沖擊吸收功或沖擊韌性值是不一樣的。低溫條件下測得的沖擊韌性,稱為低溫沖擊韌性;高溫條件下測得的沖擊韌性,稱為高溫沖擊韌性。低溫或高溫下測得的沖擊吸收功或沖擊韌性值都要注明試驗溫度。
20. 金屬材料的冷脆(cold brittleness)及脆性轉(zhuǎn)變溫度
鋼材在較低溫度時發(fā)生的脆性斷裂,通常稱為冷脆。材料發(fā)生脆裂時的臨界溫度稱為韌性-脆裂轉(zhuǎn)變溫度,簡稱脆性轉(zhuǎn)變溫度。