任何機(ji)械零件或工具，在使用(yong)(yong)過程中，往往要受到各種(zhong)形(xing)式外力(li)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)。如起重機(ji)上(shang)的(de)鋼索，受到懸吊物拉力(li)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)；柴油機(ji)上(shang)的(de)連(lian)桿(gan)，在傳遞動力(li)時，不(bu)(bu)僅受到拉力(li)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)，而(er)且還受到沖擊力(li)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)；軸類零件要受到彎矩、扭力(li)的(de)作(zuo)用(yong)(yong)等等。這(zhe)(zhe)就要求金(jin)屬(shu)材料必須具有一種(zhong)承受機(ji)械荷而(er)不(bu)(bu)超過許可變形(xing)或不(bu)(bu)破壞的(de)能(neng)(neng)力(li)。這(zhe)(zhe)種(zhong)能(neng)(neng)力(li)就是材料的(de)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)。金(jin)屬(shu)表現來的(de)諸如彈(dan)性、強度(du)、硬度(du)、塑(su)性和(he)韌性等特征就是用(yong)(yong)來衡量金(jin)屬(shu)材料材料在外力(li)作(zuo)用(yong)(yong)下表現出(chu)力(li)學(xue)性能(neng)(neng)的(de)指(zhi)標。
1.強度
強(qiang)(qiang)度是(shi)指(zhi)金屬材料在(zai)靜(jing)載(zai)荷(he)作用(yong)(yong)下抵抗變(bian)形(xing)和斷裂的能力(li)。強(qiang)(qiang)度指(zhi)標(biao)一(yi)般用(yong)(yong)單位面(mian)積所(suo)承受的載(zai)荷(he)即(ji)力(li)表(biao)示，符號為(wei)σ，單位為(wei)MPa。
工程中常(chang)用(yong)(yong)(yong)(yong)的強(qiang)(qiang)度(du)(du)指標有屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)和抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。屈服強(qiang)(qiang)度(du)(du)是指金屬(shu)材(cai)(cai)料在(zai)外力(li)作用(yong)(yong)(yong)(yong)下，產生(sheng)屈服現象時的應力(li)，或開始出現塑性變(bian)形時的最(zui)低應力(li)值(zhi)，用(yong)(yong)(yong)(yong)σs表(biao)示。抗(kang)拉(la)(la)強(qiang)(qiang)度(du)(du)是指金屬(shu)材(cai)(cai)料在(zai)拉(la)(la)力(li)的作用(yong)(yong)(yong)(yong)下，被(bei)拉(la)(la)斷前所能承受的最(zui)大(da)應力(li)值(zhi)，用(yong)(yong)(yong)(yong)σb表(biao)示。
對(dui)于大多(duo)數機械零件，工作(zuo)時不允許產生塑性變(bian)形，所以屈服強度(du)是零件強度(du)設計(ji)的依據；對(dui)于因(yin)斷裂而失(shi)效(xiao)的零件，而用(yong)抗拉強度(du)作(zuo)為(wei)其(qi)強度(du)設計(ji)的依據。
2.塑性
塑性(xing)是指金屬材料在外力作用(yong)下產生塑性(xing)變形而不斷裂的能力
工程中常用的塑性指(zhi)標有伸(shen)長率(lv)(lv)和斷面收縮率(lv)(lv)。伸(shen)長率(lv)(lv)指(zhi)試樣(yang)(yang)拉斷后的伸(shen)長量與(yu)原來長度(du)之比的百分(fen)率(lv)(lv)，用符(fu)號(hao)δ表示(shi)。斷面收縮率(lv)(lv)指(zhi)試樣(yang)(yang)拉斷后，斷面縮小的面積(ji)與(yu)原來截(jie)面積(ji)之比，用ψ表示(shi)。
伸(shen)長率和(he)斷面(mian)收縮率越大，其(qi)塑性(xing)越好(hao)；反(fan)之，塑性(xing)越差。良好(hao)的(de)塑性(xing)是(shi)金屬材料進行壓力加工的(de)必要條件，也是(shi)保證(zheng)機械零件工作(zuo)安(an)全，不發生突(tu)然脆斷的(de)必要條件。
3.硬度
硬(ying)度(du)是指材料表面抵抗比它(ta)更硬(ying)的物體(ti)壓入(ru)的能力。硬(ying)度(du)的測(ce)試(shi)(shi)方(fang)法很(hen)多，生產中常用的硬(ying)度(du)測(ce)試(shi)(shi)方(fang)法有(you)布氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)測(ce)試(shi)(shi)法和洛氏(shi)(shi)硬(ying)度(du)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法兩(liang)種。
（一）布氏硬度試驗法
布氏硬(ying)度試驗法是(shi)用(yong)一直徑為D的(de)(de)淬火鋼球或硬(ying)質合金球作(zuo)為壓(ya)頭(tou)，在載(zai)荷P的(de)(de)作(zuo)用(yong)下壓(ya)入被測(ce)試金屬表面(mian)，保持一定時間后卸載(zai)，測(ce)量金屬表面(mian)形成的(de)(de)壓(ya)痕(hen)直徑d，以壓(ya)痕(hen)的(de)(de)單(dan)位面(mian)積所承受的(de)(de)平(ping)均壓(ya)力作(zuo)為被測(ce)金屬的(de)(de)布氏硬(ying)度值。
布氏硬度指標有HBS和HBW，前者所用壓頭為淬火鋼球，適用于布氏硬度值低于450的金屬材料，如退火鋼、正火鋼、調質鋼及鑄鐵、有色金屬等；后者壓頭為硬質合金，適用于布氏硬度值為450~650的金屬材料，如淬火鋼等。 布氏硬度測試法，因壓痕較大，故不宜測試成品件或薄片金屬的硬度。
（二）洛氏(shi)硬度(du)試驗法 洛氏(shi)硬度(du)試驗法是用(yong)一錐頂角(jiao)為120°的(de)金(jin)剛石圓錐體或直徑為 1.558mm（1/16英(ying)寸）的(de)淬火鋼球(qiu)為壓頭，以一不(bu)定(ding)的(de)載(zai)荷(he)壓入被(bei)測試金(jin)屬材料表(biao)面，根據壓痕深(shen)度(du)可(ke)直接在洛氏(shi)硬度(du)計的(de)指示盤上讀出硬度(du)值。常用(yong)的(de)洛氏(shi)硬度(du)指標有HRA、HRB和HRC三(san)種。
采用120°金剛石圓錐體為(wei)壓頭，施(shi)加壓為(wei)600N時(shi)，用HRA表示。其測(ce)量范圍(wei)為(wei)60～85，適于測(ce)量合金、表面硬化鋼(gang)及較薄零(ling)件。
采用 Φ1.588mm淬(cui)火(huo)鋼(gang)球為(wei)壓頭，施加壓力為(wei)1000N時，用HRC表示，其測量(liang)硬度值范圍(wei)為(wei)25～100，適(shi)于測量(liang)有色金屬、退火(huo)和正火(huo)鋼(gang)及鍛鐵等(deng)。
采用120°金剛石圓錐體為壓頭，施加壓力(li)為1500N時，用HRC表示，其測量(liang)硬(ying)度(du)值范(fan)圍為20～67，適(shi)于(yu)測量(liang)淬火鋼、調質鋼等。
洛氏硬度測試，操作迅(xun)速、簡便，且壓痕小不損傷工件表面，故適于(yu)成(cheng)品檢(jian)驗。
硬度(du)是材(cai)料的(de)重要力學性(xing)能(neng)指標。一般材(cai)料的(de)硬度(du)越(yue)高，其耐磨性(xing)越(yue)好(hao)。材(cai)料的(de)強(qiang)度(du)越(yue)高，塑性(xing)變(bian)形抗力越(yue)大，硬度(du)值(zhi)也(ye)越(yue)高。
4.沖擊韌性
金屬材(cai)料(liao)抵抗沖擊(ji)(ji)載荷的能力稱為(wei)沖擊(ji)(ji)韌(ren)性(xing)，用(yong)ak表示(shi)，單(dan)(dan)位為(wei)J/cm2。 沖擊(ji)(ji)韌(ren)性(xing)常(chang)用(yong)一次擺錘沖擊(ji)(ji)彎曲試驗測定，即把被測材(cai)料(liao)做成標準沖擊(ji)(ji)試樣，用(yong)擺錘一次沖斷，測出沖斷試樣所消(xiao)耗的沖擊(ji)(ji)AK，然后用(yong)試樣缺(que)口(kou)處單(dan)(dan)位截面(mian)積F上所消(xiao)耗的沖擊(ji)(ji)功ak表示(shi)沖擊(ji)(ji)韌(ren)性(xing)。
ak值(zhi)越(yue)大，則材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)韌性就越(yue)好(hao)。ak值(zhi)低(di)的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)叫做(zuo)脆(cui)性材(cai)(cai)料(liao)(liao)，ak值(zhi)高(gao)的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)叫韌性材(cai)(cai)料(liao)(liao)。很(hen)多(duo)零件(jian)，如齒輪、連桿等(deng)，工作時受(shou)到很(hen)大的(de)(de)沖擊(ji)載荷，因此要用ak值(zhi)高(gao)的(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)制(zhi)造。鑄(zhu)鐵(tie)的(de)(de)ak值(zhi)很(hen)低(di)，灰口(kou)鑄(zhu)鐵(tie)ak值(zhi)近(jin)于零，不能用來制(zhi)造承受(shou)沖擊(ji)載荷的(de)(de)零件(jian)。
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