1. 力學性能(mechanical properties)
金屬材料在外力作用下表現出來的各種特性,如彈性、塑性、韌性、強度、硬度等。
2. 彈性(elasticity)
金屬材料受外力作用發生了變形,當去掉外力后,恢復原來形狀和尺寸的能力,稱為彈性。金屬材料彈性的好壞,是通過彈性極限、比例極限來反映的。
金屬的彈性,對制造彈性零部件具有重要意義。
3. 塑性(plasticity)
金屬材料在外力作用下產生永久變形(指去掉外力后不能恢復原狀的變形),但不會被破壞的能力,叫作塑性。塑性用伸長率、斷面收縮率表示。
金屬的塑性與變形方式有關。例如,有些金屬在受拉伸變形時要發生破壞,但受擠壓或模鍛時可不發生破裂。
金屬的塑性是進行壓力加工、冷彎工藝等必須考慮的重要因素。另外,適當的塑性對提高金屬結構的安全可靠性十分必要。
4. 強度(intensity&strength)
金屬材料在外力作用下抵抗變形和斷裂的能力稱為強度。金屬材料的強度是通過比例極限、彈性極限、屈服強度、抗拉強度等許多強度指標來反映的。
在外力作用下工作的零件或構件,其強度是選用金屬材料的重要依據。
5. 強度極限(ultimate strength)
強度極限σ在拉伸應力-應變曲線上的最大應力點,單位為MPa。
6. 比例極限(proportional limit)
在彈性變形階段,金屬材料所承受的和應變能力保持正比的最大應力,稱為比例極限。由于比例極限很難測定,所以常常采用發生很微小的塑性變形量的應力值來表示,稱為規定比例極限。用σp表示,單位為M(兆帕)。計算公式為:
7. 彈性極限(elastic limit )
金屬能保持彈性變形的最大應力,稱為彈性極限。由于彈性極限很難測定,所以常常采用很微小的塑性變形量的應力值來表示。彈性極限用σ。表示,單位為MPa(兆帕)。
8. 屈服極限(yield limit)與規定的最小屈服強度(SMYS)
屈服極限用σs表示,指材料的拉伸應力超過彈性范圍,開始發生塑性變形時的應力。有些材料的拉伸應力-應變曲線并不出現明顯的屈服平臺,即不能明確地確定其屈服點。對于此種情況,工程上規定取試樣產生0.2%殘余變形的應力值作為條件屈服極限,用0.2表示,單位為MPa。
SMYS:規定的最小屈服強度(the specified minimum yield strength)。這個詞匯經常在一些壓力試驗等規范內出現。
9. 抗拉強度(tensile strength)與規定的最小拉伸強度(SMTS)
金屬試樣拉伸時,在拉斷前所承受的最大應力,稱為抗拉強度。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗大量塑性變形和破壞的能力,抗拉強度以σ表示,單位為MPa。計算公式為:試樣拉斷前的最大負荷)/F。(試樣原橫截面面積)]
SMTS:規定的最小拉伸強度(the specified minimum tensile strength)。這個詞匯經常在一些壓力試驗等規范內出現。
10. 抗彎強度(bending strength)
試樣在位于兩支承中間的集中負荷作用下折斷時,折斷橫截面(危險截面)所承受的最大正應力,稱為抗彎強度。抗彎強度以表示,單位為MPa。
11. 抗壓強度(compressive strength)
材料在壓力作用下不發生碎裂時所能承受的最大正應力,稱為抗壓強度。抗壓強度以原面積除負荷,單位為MPa。
12. 伸長率(elongation percentage)
金屬在拉伸試驗時,試樣拉斷后,其標距部分所增加的長度與原標距長度的百分比,稱為伸長率,以 δ 表示 ,單位為 % 。
13. 斷面收縮率(section shrinkage)
金屬拉伸試驗中,在斷裂處試樣截面面積減小的百分率,稱為斷面收縮率。以ψ表示,單位為%。
14. 持久極限(endurance lin[持久強度(rupture strength)]
持久極限指金屬材料在給定溫度下,經過一定時間破壞時所能承受的恒定應力,單位為MPa。常用符號σb。帶有一個或兩個指數表示,如σb/100,表示在常溫下持久時間為100h的應力;σb400/100,表示在試驗溫度400℃時,持久時間為100h的應力,就是所謂高溫持久強度。
15. 蠕變極限(creep limit)
金屬材料在一定溫度和長時間受力狀態下,即使所受應力小于其屈服強度,但隨著時間的增長,也會慢慢地產生塑性變形,這種現象稱為蠕變。
蠕變極限,是指金屬材料在一定溫度和恒定應力下,在規定的時間內的蠕變變形量或蠕變速度不超過某一規定值時所能承受的最大應力,單位為MPa。以伸長率測定蠕變極限時,符號為σ0.2帶有三個指數。如σ0.2 700/100,即表示試驗溫度為700℃時,經100h試驗后,允許伸長率為0.2%時的蠕變極限。此時還必須注明,蠕變極限是按總伸長率或殘余伸長率測得的,在以給定的蠕變速度測定的蠕變極限時,符號σ帶有兩個指數。如σ6001.10-5 ,即表示在試驗溫度為600℃時,蠕變速度為1×10-5%/h的蠕變極限。此時必須注明測得規定蠕變速度的試驗時間。
16. 疲勞極限(fatigue limit)
金屬材料在受重復或交變應力作用時,雖其所受應力遠小于抗拉強度,甚至小于彈性極限,經多次循環后,在無顯著外觀變形情況下而會發生斷裂,這種現象稱為疲勞。金屬材料在重復或交變應力作用下,經過周次N的應力循環仍不發生斷裂時所能承受最大應力稱為疲勞極限,以σ-1表示,單位為MPa。
17. 疲勞強度(fatigue strength)
金屬材料在重復或交變應力作用下,循環一定周次N后斷裂時所能承受的最大應力,叫作疲勞強度,以σn表示,單位為MPa,此時,N稱為材料的疲勞壽命。某些金屬材料在重復或交變應力作用下沒有明顯的疲勞極限,常采用疲勞強度表示。
18. 沖擊吸收功(impact absorbing energy)或沖擊韌性值(impacttoughness)
金屬材料對沖擊負荷的抵抗能力稱為韌性,通常用沖擊吸收功或沖擊韌性值來度量。用一定尺寸和形狀的試樣,在規定類型的試驗機上受一次沖擊負荷折斷時所吸收的功,稱沖擊吸收功,以符號A表示,單位為J;試樣刻槽處單位面積上所消耗的功,稱為沖擊韌性值,以ak表示,單位為kJ/㎡。計算公式為:
在動負荷下工作的金屬零部件,實際上很少受一次超載沖擊被破壞,而是受小能量的多次重復沖擊才被破壞,因此僅用一次消耗于Ak或沖擊韌性值a4來衡量其抗力是不夠準確的,而應以多次重復沖擊試驗來度量。據研究表明,在能量不太大的情況下,材料承受多次重復沖擊的能力,主要決定于強度。
沖擊吸收功Ak包括以下三部分:①. 消耗于試樣彈性變形的彈性功;②. 消耗于試樣塑性變形的塑性功;③. 消耗于裂紋開始產生、擴展直至斷裂的撕裂功。
由于沖擊功僅為試樣缺口附近參加變形的體積所吸收,而此體積又無法測量,且在同一斷面上每一部分的變形也不一致,因此用單位截面積上的沖擊功(沖擊值)a來判斷沖擊韌性的方法在國內外已逐漸淘汰。
19. 低溫沖擊韌性(low temperature impact toughness)和高溫沖擊韌性(high temperature impact toughness)
金屬材料在常溫、低溫及高溫下所測得的沖擊吸收功或沖擊韌性值是不一樣的。低溫條件下測得的沖擊韌性,稱為低溫沖擊韌性;高溫條件下測得的沖擊韌性,稱為高溫沖擊韌性。低溫或高溫下測得的沖擊吸收功或沖擊韌性值都要注明試驗溫度。
20. 金屬材料的冷脆(cold brittleness)及脆性轉變溫度
鋼材在較低溫度時發生的脆性斷裂,通常稱為冷脆。材料發生脆裂時的臨界溫度稱為韌性-脆裂轉變溫度,簡稱脆性轉變溫度。