所有 14 种材料的机械性能示例

材料的机械性能是什么？

材料的力学性能 定义材料在外力作用下的行为，称为载荷。它们是在用材料的强度和持久特性的量度，在工具、机器和结构的设计中非常重要。

机械性能对结构敏感 从某种意义上说，它们取决于晶体结构及其结合过程，特别是取决于晶体本身或晶界处存在的缺陷的性质和行为。

最重要和最有用的材料的机械性能 下面简要说明，以确保读者能够快速、明智地为给定设计选择合适的材料。

1。实力

实力 材料的性能是其在外部载荷作用下被测试和破坏的能力。 更强 材料更大 加载 它可以承受。因此，它决定了材料承受应力而不失效的能力。因为强度根据负载的类型而变化。可以取消拉伸、压缩、剪切或扭转强度。

任何材料在破坏前所能承受的最大应力称为极限强度 .材料的趋势是它的极限拉伸强度。

2。弹性

弹性 是指材料的力学性能是依靠变形 由施加的负载引起消失 卸下负载 .换句话说，材料的弹性是当应力或载荷去除时，材料变形后恢复到其原始位置的能力。弹性是材料的一种拉伸特性。

• 比例限制 :- 这是材料将保持完全均匀的应力应变率的最大应力。尽管这个值很难测量，但它被用于精密仪器、弹簧等重要应用中。
• 弹性极限 :- 大多数材料的应力可以略高于比例极限，而不会产生永久变形。材料在不产生永久变形的情况下所能承受的最大应力称为弹性极限 .因此，超出弹性极限，材料会发生原始形式和永久变化。
• 屈服点 :- 在一定的应力下，延展性材料特别停止提供抗拉力，即它们流动并且发生相对较大的永久性变化，而负载没有明显增加。该点称为屈服点。 一些材料表现出明确的屈服点 ，在这种情况下，屈服应力或屈服强度就是此时的应力。 低碳钢 就是一个例子。
• 证明压力 :- 大多数延展性材料表现出渐进屈服和屈服应力的另一种度量，通常称为屈服应力。 屈服应力 被定义为材料可以承受的应力量，而不需要多于少量的变形，通常的测量是 0.1 或 0.2% 原始标距 .

3。刚度

材料对弹性变形或挠曲的抵抗力称为刚度 或刚性 .在负载下发生轻微变形的材料具有高度的刚度或刚性。例如，钢和铝的悬梁可能都足够坚固以承载所需的负载，但铝会“下垂 ”或偏转 更远。换句话说，钢梁更硬 或比铝梁更硬。

如果材料遵循 胡克定律， 即，具有线性应力-应变关系，其刚度由 杨氏模量 E 测量 .杨氏模量值越高，材料越硬。

在拉伸和压缩应力中，称为刚度模量 或“弹性模量 ”;在剪切中，刚度模量 ，这通常是常用材料杨氏模量值的 40%；在体积变形中，是体积模量。

术语柔韧性有时被用作刚度的反义词。然而，柔韧性通常与弯曲或弯曲有关。也可能意味着在塑料范围内使用弯曲。

4。可塑性

可塑性 材料的特性是它能够承受一定程度的永久变形 没有破裂的失败。只有超过弹性范围后才会发生塑性变形。

可塑性在成型、成型、挤压和许多其他热加工或冷加工过程中很重要。粘土、铅等材料。等在室温下是塑料的，而钢在高温下是塑料的。一般来说，塑性随着温度的升高而增加。

5。延展性

延展性 是材料的机械性能之一，它可以拉出细线 .低碳钢是一种韧性材料。伸长率和受拉面积减少量常被用作延展性的经验量度。

6。延展性（材料的机械性能）

延展性 材料的特点是它能够被压扁成薄片而不会因热加工或冷加工而开裂。铝、铜、锡、铅、钢等都是可锻金属。

需要注意的是，某些材料可能具有延展性和延展性。 领导 例如，可以很容易地卷成薄片并锤击成薄片，但不能拉成金属丝。虽然延展性和延展性经常互换使用，但延展性被认为是一种拉伸品质，而延展性被认为是一种压缩品质。

延展性和延展性这两个词几乎是可加工性的同义词 或成型性 这显然与塑性变形有关。

7。弹性

弹性是材料的一种机械性能 容量 吸收能量损失的材料 在卸下负载时。如果负载被移除，存储的能量将完全以字符串的形式给出。

最大能量 可以存储在弹性极限体中的称为证明弹性 ，以及单位体积的抗弹性 称为弹性模量 .换句话说，弹性模量被定义为将材料的单位体积施加到其比例极限所需的能量。该数量给出了材料抗冲击和振动的能力。

8。韧性

韧性 是材料在实际断裂或失效发生之前可以吸收的能量的量度。例如，如果负载突然施加到一块低碳钢上，然后又施加到一块玻璃上，低碳钢将在失效发生之前吸收更多的能量。因此，据说低碳钢比玻璃坚韧得多。

材料的韧性是其承受塑性变形和弹性变形的能力。因此，这是一种非常理想的品质 用于必须承受冲击和振动的结构和机器零件。锰钢、熟铁、低碳钢等都是坚韧的材料。

材料吸收的功或能量有时称为韧性模量。韧性与冲击强度有关，即抗冲击强度。

9。硬度（材料力学性能）

硬度 是与力量密切相关的基本属性。硬度通常定义为材料抵抗划痕、磨损、切割、压痕或穿透的能力。需要注意的是，金属的硬度与金属的淬透性没有直接关系。

现在有许多方法用于确定材料的硬度。他们是布氏、洛氏和维氏 .

10.淬透性

淬透性 表示硬度 可以通过硬化过程赋予金属，特别是钢。它决定了淬火引起的硬度的深度和分布 .金属的淬透性由 Jominy 测试 确定 以确定从金属中心到金属界面的金属硬度。 Jominy 测试 (ISO 642:1999 ) 包括将测试件从钢（直径 25 毫米和长 100 毫米）加热到 奥氏体化 使用受控和标准化的水射流从一端进行温度和淬火。能够在整个结构中硬化的金属据说具有更高的淬透性。

11.脆性（材料力学性能）

脆性 材料的特性是在没有太多永久变形的情况下断裂。有很多材料在发生很大变形之前就已经断裂或失效。

这种材料是易碎的，例如玻璃、铸铁。因此，非延展性材料称为脆性材料。

通常脆性材料的抗拉强度只是其综合强度的一小部分。

12.可加工性

可加工性 不是材料固有的机械性能，而是工件与在不同润滑条件下以不同速率运行的各种切削装置之间复杂相互作用的结果。因此，机械加工性是凭经验测量的，结果仅适用于类似条件。

然而，简单地说，在各种加工操作中可以轻松去除金属。良好的机械加工性意味着机械加工的令人满意的结果。

金属的切削加工性用百分比表示什么是切削加工性指标 .所有机器金属都与基本标准进行比较。用于 100% 机械加工性等级的标准金属是易切削钢。 可加工性指标 碳钢一般在40%到60%之间，铸铁在50%到80%之间。

13.蠕变

蠕变是材料的机械性能。 缓慢而渐进的变形 材料在恒定应力下随时间的变化称为蠕变 .最简单的蠕变变形是粘性流 .

根据温度，应力甚至低于弹性极限并引起一些永久变形。它通常被定义为在应力下发生的时间相关应变。金属通常在最高温度下表现出蠕变，而塑料、橡胶和类似的无定形材料对蠕变的温度非常敏感。

有三个阶段 蠕变。在第一个中，材料迅速伸长，但速度下降。在第二阶段，伸长率是恒定的。在第三阶段，伸长率迅速增加，直到材料失效。恒定温度下特定应变率下的应力称为蠕变强度。

14.疲劳（材料的机械性能）

疲劳 材料的特性决定了它在承受数千甚至数百万次循环载荷时的行为 在每个循环中产生的最大应力完全在材料的弹性范围内的应用。在这些条件下，在一定数量的负载应用后可能会发生故障，或者材料可能会无限期地继续提供服务。在许多情况下，组件的设计目的是在指定的加载周期下提供一定的服务时间；高速航空和涡轮发动机的许多部件都属于这种类型。

所以这些都是不同的材料的机械性能 这有助于深入了解应根据要求选择哪种材料。