Mekaniska egenskaper hos metalliska material avser de olika egenskaper som uppvisas under inverkan av yttre krafter, vilka avgör materialens lämplighet och hållbarhet i olika miljöer. Följande är de viktigaste indikatorerna på mekaniska egenskaper hos metalliska material:
1. Styrka och sträckstyrka
Styrka är förmågan hos ett metalliskt material att motstå verkan av en yttre kraft (belastning) och undvika överdriven plastisk deformation eller brott. Det är den mest grundläggande och en av de viktigaste indikatorerna på de mekaniska egenskaperna hos metallmaterial. Hållfasthet kan delas in i olika typer, inklusive draghållfasthet, tryckhållfasthet, böjhållfasthet och skjuvhållfasthet, bland vilka draghållfasthet är den vanligaste.
- Draghållfasthet (σb eller Rm): hänvisar till det maximala värdet av påkänning som ett material kan motstå under spänning, dvs. den maximala påkänning som kan uppnås innan det dras av. Det återspeglar materialets förmåga att motstå brott, symboliserat som Rm eller σb, och enheten är MPa (megapascal). Draghållfasthet är en viktig parameter för att utvärdera ett materials seghet och plastiska deformationsförmåga.
- Sträckgräns (σs eller ReL, Rp0.2): avser materialet i dragprocessen, när spänningen når ett visst kritiskt värde, även om spänningen inte längre ökar, kommer materialet att fortsätta att genomgå betydande plastisk deformation av spänningsvärdet. För material med uppenbart eftergivenhetsfenomen är sträckgränsen sträckgränsen för spänningen; för material utan uppenbart eftergivenhetsfenomen är det vanligtvis föreskrivet att producera 0,2 % kvarvarande deformation av spänningsvärdet som dess sträckgräns, känd som villkoret för sträckgräns. Sträckgränsen är början på plastisk deformation av materialet är en viktig symbol, men också den strukturella utformningen av de vanligaste hållfasthetsindikatorerna.
2. plasticitet och förlängning
Plasticitet avser förmågan hos ett metalliskt material att producera betydande plastisk deformation utan brott när det utsätts för yttre krafter. Ett material med god plasticitet kan absorbera en stor mängd energi genom plastisk deformation, vilket förbättrar dess förmåga att motstå slag och utmattning.
- Förlängning (δ): Procentandelen av den totala förlängningen av ett material efter dragbrott i förhållande till den ursprungliga markerade längden. Det är en viktig indikator på ett materials plasticitet. Ingenjörskonst vanligtvis δ Större än eller lika med 5 % av materialet kallas plastmaterial, såsom mjukt stål, aluminium, koppar, etc.; och δ Mindre än eller lika med 5% av materialet kallas spröda material, såsom gjutjärn, glas, keramik, etc.
- Sektionskrympning (ψ): hänvisar till procentandelen av den maximala reducerade arean av sektionen till materialets ursprungliga brottarea efter dragbrott. Det är också ett viktigt index för att mäta materialets plasticitet. Tillsammans med förlängningen kan den heltäckande utvärdera materialets plastiska deformationsförmåga.
3. Hårdhet
Hårdhet är förmågan hos ett material att motstå andra hårdare föremål som pressas in i dess yta. Det är en indikator på graden av hårdhet och mjukhet hos materialet, och är också en viktig parameter som återspeglar materialets slitstyrka och skärprestanda.
- Brinell-hårdhet (HBS, HBW) och Rockwell-hårdhet (HRA, HRB, HRC): är två vanliga metoder för hårdhetstestning. Brinell-hårdheten är tillämpbar på mjukare material, medan Rockwell-hårdheten är tillämpbar på hårdare material. Hårdhetstestet kan användas inte bara för att utvärdera materialets mekaniska egenskaper, utan också för att kontrollera kvaliteten på materialets ytskikt, såsom avkolning och uppkolning.
4. Slagseghet
Slagseghet är förmågan hos ett material att motstå stötbelastningar. Det är en viktig indikator på brotthållfastheten hos material under dynamisk belastning.
- Slagseghetsvärde (Ak): vanligtvis i joule/kvadratcentimeter (J/cm²) som en enhet, vilket indikerar materialets förmåga att absorbera energi under påverkan av slagbelastning. Ett material med god slagseghet har hög motståndskraft mot stötbrott och är lämpligt för applikationer där stötbelastningar måste appliceras.
5. Elasticitetsmodul
Elasticitetsmodulen är förhållandet mellan spänning och töjning under den elastiska deformationsfasen av ett material. Det är ett viktigt mått på ett materials styvhet.
- Elasticitetsmodul (E): uttrycks vanligtvis i Pascal (Pa) eller Gigapascal (GPa). För vanliga metalliska material, såsom stål, är elasticitetsmodulen typiskt mellan 200-210 GPa. Material med hög elasticitetsmodul har också hög styvhet och hög motståndskraft mot elastisk deformation.
6. Brottseghet
Brottseghet är förmågan hos ett material att motstå sprickförlängning när det innehåller sprickor. Det är en viktig indikator på ett material motstånd mot spröda brott.
- Frakturseghet (KIC): indikerar spänningsintensitetsfaktorn för materialet under plana töjningsförhållanden, när sprickan börjar expandera. Material med hög brottseghet har också stark motståndskraft mot spröda brott och är lämpliga för applikationer som kräver hög belastning eller lågtemperaturmiljöer.
7. Trötthetsstyrka
Utmattningshållfasthet är förmågan hos ett material att motstå utmattningsskador under växlande belastningar. Det är en viktig indikator på den långa-livslängden för ett material.
- Utmattningsgräns (σ-1): indikerar det maximala spänningsvärdet för ett material under oändliga tider av växlande belastning utan utmattningsskador. Material med hög utmattningshållfasthet har också en lång lång livslängd och lämpar sig för tillfällen där de behöver tåla växlande belastningar.
Mekaniska egenskapsindikatorer för metallmaterial inkluderar hållfasthet, plasticitet, hårdhet, slagseghet, elasticitetsmodul, brottseghet och utmattningshållfasthet. Dessa indikatorer bestämmer tillsammans metallmaterialens användbarhet och hållbarhet i olika miljöer. I praktiska tillämpningar är det nödvändigt att välja lämpliga metallmaterial enligt de specifika användningskraven, för att uppnå bästa produktkvalitet och användningseffekt.
