金属材料的机械性能(或称力学性能)是指材料在不同载荷(如拉伸、压缩、冲击)作用下所表现出的抵抗变形和破坏的能力。它是机械零件设计、选材、工艺评定和质量控制的根本依据。对于绝大多数在常温常压下工作的机械部件,以下性能指标的测试至关重要。
一、强度指标:抵抗永久变形与断裂的能力
| 性能名称 | 符号 | 物理意义 | 测试与计算 |
|---|---|---|---|
| 抗拉强度 | Rm (σb) | 试样拉断前承受的最大应力,反映材料在静拉伸条件下的最大承载能力。是塑性材料均匀塑性变形和脆性材料断裂的抗力指标。 | 通过万能试验机拉伸试样至断裂,记录最大力Fb。计算公式:σb = Fb / S0 (S0为原始横截面积)。 |
| 屈服强度 | ReL (σs) | 材料开始发生明显塑性变形时的应力。超过此极限,零件将产生永久变形,无法恢复。 | 对于有明显屈服平台的材料(如低碳钢),取下屈服点应力;无明显屈服的(如高碳钢、铝合金),常规定义产生0.2%残余塑性变形时的应力为条件屈服强度Rp0.2。 |
二、塑性指标:发生塑性变形而不破坏的能力
- 断后伸长率: 试样拉断后,标距部分的伸长量与原始标距的百分比。值越大,材料塑性越好。
- 断面收缩率: 试样拉断后,颈缩处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。同样,值越大塑性越好。
良好的塑性使材料能通过冲压、锻造等工艺成型,并在零件服役时通过局部塑性变形松弛应力集中,避免突然断裂。
三、硬度指标:抵抗局部压入变形的能力
硬度测试简便快捷,且与强度有一定换算关系,是现场质量检验的常用手段。
| 硬度类型 | 压头与载荷 | 适用材料 | 特点 |
|---|---|---|---|
| 布氏硬度 (HBW) | 硬质合金球,载荷大 | 较软材料,如退火钢、铸铁、有色金属 | 压痕大,结果稳定,代表性好,但不宜测成品。 |
| 洛氏硬度 (HRC, HRB等) | 金刚石圆锥或钢球 | HRC用于淬火钢等硬材料;HRB用于软钢等中等硬度材料。 | 操作简便迅速,可直接读取,广泛用于热处理质量检验。 |
| 维氏硬度 (HV) | 金刚石正四棱锥体 | 从极软到极硬的材料,特别是薄层、小件、表面硬化层。 | 载荷范围广,压痕清晰,测量精度高。 |
四、晟安国际认证的机械性能测试服务
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