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力学性能

来源: 优特钢事业部      更新时间: 2012-02-22     
 

 

量的符号

单位符号

   

 

 

 

 

强度指金属在外力作用下,抵抗塑性变形和断裂的能力

1

 

 

1)抗拉强度

ób

 

金属试样拉伸时,在拉断前所承受的最大负荷与试样原横截面面积之比称为抗拉强度

ób=Pb/Fo

式中 Pb——试样拉断前的最大负荷(N)

        Fo——试样原横截面积(mm2)

2)抗弯强度

óbb

MPa

试样在位于两支承中间的集中负荷作用下,使其折断时,折断截面所

承受的最大正压力

对圆试样:óbb=8PL/Лd³;

对矩形试样:óbb=3PL/2bh²

式中  P——试样所受最大集中载荷(N)

         L——两支承点间的跨距(mm)

         d——圆试样截面之外径(mm)

         b——矩形截面试样之宽度(mm)

         h——矩形截面试样之高度(mm)

3)抗压强度

óbc

MPa

材料在压力作用下不发生碎、裂所能承受的最大正压力,称为抗压强度

óbc=Pbc/Fo

式中 Pbc—试样所受最大集中载荷(N

        Fo—试样原截面积(mm²         

4)抗剪强度

MPa

试样剪断前,所承受的最大负荷下的受剪截面具有的平均剪应力

双剪:ó=P/2F;单剪:ó=P/Fo

式中  P—剪切时的最大负荷(N

        Fo—受检部位的原横截面积(mm²)

5)抗扭强度

 

MPa

指外力是扭转力的强度极限  

b≈3Mb/4Wp(适用于钢材)

b≈Mb/Wp(适用于铸铁)

式中 Mb—扭转力矩(N•mm

        Wp—扭转时试样截面的极断面系数(mm² 

6)屈服点

ós

MPa

金属试样在拉伸过程中,负荷不再增加,而试样仍继续发生变形的现象称为屈服。发生屈服现象时的应力,称为屈服点或屈服极限

Ós=Ps/Fo           

式中 Ps——屈服载荷(N)

        Fo——试样原横截面积(mm2)

 

 

7)屈服强度

ó0.2

MPa

  对某些屈服现象不明显的金属材料,测定屈服点比较困难,常把产生O2%永久变形的应力定为屈服点,称为屈服强度或条件屈服极限

           ó0.2=P0.2/Fo

式中  P0. 2——试样产生永久变形为0.2%时的载荷(N)

         Fo——试样原横截面积(mm2)

8)持久强度

ób/时间(h

MPa

金属材料在高温条件下。经过规定时间发生断裂时的应力称为持久强度。通常所指的持久强度,是在一定的温度条件下,试样经l05h后的断裂强度

9)蠕变强度

温度ó  应变量/时间

 

MPa

金属材料在高于一定温度下受到应力作

用,即使应力小于屈服强度,试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形,此种现象称为蠕变。在给定温度下和规定的时间内,使试样产生一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度,例如

          500

 ó----------------- =100MPa  

       1/100000

,表示材料在500%温度下,105h后应变量为l%的蠕变强度为100MPa。蠕变强度是材料在高温下长期负荷下对塑性变形抗力的性能指标

2

 

 

 

弹性是指金属在外力作用下产生变形,当外力取消后又恢复到原来的形状和大小的一种特性

1)弹性模量

E

GPa

在弹性范围内,金属拉伸试验时,外力和变形成比例增长,即应力与应变成正比关系时,这个比例系数就称为弹性模量,也叫正弹性模数

2)切变模量

G

GPa

金属在弹性范围内,当进行扭转试验时,外力和变形成比例地增长,即应力与应变成正比例关系时,这个比例系数就称为切变模量

3)弹性极限

óe

MPa

金属能保持弹性变形的最大应力,称为弹性极限

4)比例极限

óp

MPa

在弹性变形阶段。金属材料所承受的和应变能保持正比的最大应力,称为比例极限

óp=Pp/Fo

式中 Pp——规定比例极限负荷(N)

        Fo——试样原横截面积(mm2)

 

 

 

 

 

所谓塑性是指金属材料在外力作用下,产生永久变形而不致破裂的能

1)伸长率

ó

金属材料在拉伸时,试样拉断后,其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比。δ5是标距为5倍直径时的伸长率,δ10是标距为10倍直径时的伸长率

 

2)断面收缩率

ψ

金属试样拉断后,其缩颈处横截面积的最大缩减量与原横截面积的百分比

3)泊松比

μ

 

对于各向同性的材料,泊松比表示:试样在单向拉伸时,横向相对收缩量与轴向相对伸长量之比

μ=E/2G-1

式中  E——弹性模量(GPa)

        G——切变模量(GPa)

4

 

 

 

所谓韧性是指金属材料在冲击力(动力载荷)的作用下而不破坏的能力

1)冲击韧度

akuaKV

Jcm2

冲击韧度是评定金属材料于动载荷下受冲击抗力的力学性能指标,通常都是以大能量的一次冲击值(akuaKV)作为标准的。它是采用一定尺寸和形状的标准试样,在摆锤式一次冲击试验机上来进行试验。试验结果,以冲断试样上所消耗的功(AKUAKv)与断面处横截面积(F)之比值大小来衡量

2)冲击吸收功

AKuAKV

J

由于ak值的大小,不仅取决于材料本身,同时还随试样尺寸、形状的改变及试验温度的不同而变化,因而ak值只是一个相对指标。目前国际上许多国家直接采用冲击吸收功Ak作为冲击韧度的指标

aku=AKu/FaKV=AKV/F

式中  aku——夏比u形缺口试样冲击值(Jcm2) aKV——夏比V形缺口试样冲击值(Jcm2) AKU——夏比u形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)

        AKV——夏比v形缺口试样冲断时所消耗的冲击功(J)

        F——试样缺口处的横截面积(cm2)

5

疲劳

 

 

 

金属材料在极限强度以下,长期承受交变负荷(即大小、方向反复变化的载荷)的作用。在不发生显著塑性变形的情况下而突然断裂的现象,称为疲劳

1)疲劳极限

ó-1

MPa

金属材料在重复或交变应力作用下,经过周次(N)的应力循环仍不发生断裂时所能承受的最大应力称为疲劳极限

2)疲劳强度

óN

MPa

金属材料在重复或交变应力作用下,循环一定周次(N)后断裂时所能承受的最大应力,叫作疲劳强度。此时,N称为材料的疲劳寿命。某些金属材料在重复或交变应力作用下。没有明显的疲劳极限,常用疲劳强度表示

6

 

 

 

 

 

 

硬度就是指金属抵抗更硬物体压人其表面的能力。硬度不是一个单纯的物理量,而是反映弹性、强度、塑性等的一个综合性能指标

1)布氏硬度

HBS

HBW

用一定直径的球体(钢球或硬质合金球)以相应的试验力压入试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测表面压痕直径计算的硬度值。使用钢球测定硬度小于等于450°;使用硬质合金球测定硬度大于450HBW

 

 

 

 

2)洛氏硬度

HRA

14RB

HRC

HRD

HRE

HRF

HRG

HRH

HRK

 

 

 

 

用金刚石圆锥或钢球压头以初始试验力和总试验力作用下,压入试

样表面,经规定的保持时间后,卸除主试验力,测残余压痕深度增

量计算的硬度值。

洛氏硬度试验分ABCDEF、GHK标尺

3)维氏硬度

HV

 

用金刚石正四棱体压头以49.03980.7N的试验力压入试样表面,经规定的保持时间后,卸除试验力,测压痕对角线长度计算的硬度值

4)肖氏硬度

HSC   HSD

 

 

用金刚石或钢球冲头从一定高度落到试样表面,测冲头回跳高度计算硬度值。用目测型硬度计的硬度符号为HSC,指示型硬度计的硬度符号为HSD

    7

   

1)摩擦因数

 

 

 

 

 

µ

 

相互接触的物体,当作相对移动时就会引起摩擦,引起摩擦的阻力称为摩擦力。根据摩擦定律,通常把摩擦力(F)与施加在摩擦部

位上的垂直载荷(N)的比值,称为摩擦因数μ=F/N

式中 F——摩擦力(N)

        F——施加在摩擦部件上的垂直载荷(N)

2)磨耗量

 

 

W

V

g cm3

试样在规定试验条件下经过一定时间或一定距离摩擦之后,以试样被磨去的重量(g)或体积(cm3)之量,称为磨耗量(或磨损量),以磨去重量表示者称为重量磨耗形,用磨去体积表示者称为体积磨耗V

3)相对耐磨系数

ε

 

在模拟耐磨试验机上,采用65Mn(5253HRC)作为标准试样,在相同条件下,标准试样的绝对磨耗量与被测定材料的绝对磨耗量之比,称为被测材料的相对耐磨系数

 

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