1. 力学性能(mechanical properties)
金属材料在外力作用下表现出来的各种特性,如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。
2. 弹性(elasticity)
金属材料受外力作用发生了变形,当去掉外力后,恢复原来形状和尺寸的能力,称为弹性。金属材料弹性的好坏,是通过弹性极限、比例极限来反映的。
金属的弹性,对制造弹性零部件具有重要意义。
3. 塑性(plasticity)
金属材料在外力作用下产生永久变形(指去掉外力后不能恢复原状的变形),但不会被破坏的能力,叫作塑性。塑性用伸长率、断面收缩率表示。
金属的塑性与变形方式有关。例如,有些金属在受拉伸变形时要发生破坏,但受挤压或模锻时可不发生破裂。
金属的塑性是进行压力加工、冷弯工艺等必须考虑的重要因素。另外,适当的塑性对提高金属结构的安全可靠性十分必要。
4. 强度(intensity&strength)
金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力称为强度。金属材料的强度是通过比例极限、弹性极限、屈服强度、抗拉强度等许多强度指标来反映的。
在外力作用下工作的零件或构件,其强度是选用金属材料的重要依据。
5. 强度极限(ultimate strength)
强度极限σ在拉伸应力-应变曲线上的最大应力点,单位为MPa。
6. 比例极限(proportional limit)
在弹性变形阶段,金属材料所承受的和应变能力保持正比的最大应力,称为比例极限。由于比例极限很难测定,所以常常采用发生很微小的塑性变形量的应力值来表示,称为规定比例极限。用σp表示,单位为M(兆帕)。计算公式为:
7. 弹性极限(elastic limit )
金属能保持弹性变形的最大应力,称为弹性极限。由于弹性极限很难测定,所以常常采用很微小的塑性变形量的应力值来表示。弹性极限用σ。表示,单位为MPa(兆帕)。
8. 屈服极限(yield limit)与规定的最小屈服强度(SMYS)
屈服极限用σs表示,指材料的拉伸应力超过弹性范围,开始发生塑性变形时的应力。有些材料的拉伸应力-应变曲线并不出现明显的屈服平台,即不能明确地确定其屈服点。对于此种情况,工程上规定取试样产生0.2%残余变形的应力值作为条件屈服极限,用0.2表示,单位为MPa。
SMYS:规定的最小屈服强度(the specified minimum yield strength)。这个词汇经常在一些压力试验等规范内出现。
9. 抗拉强度(tensile strength)与规定的最小拉伸强度(SMTS)
金属试样拉伸时,在拉断前所承受的最大应力,称为抗拉强度。它表示金属材料在拉力作用下抵抗大量塑性变形和破坏的能力,抗拉强度以σ表示,单位为MPa。计算公式为:试样拉断前的最大负荷)/F。(试样原横截面面积)]
SMTS:规定的最小拉伸强度(the specified minimum tensile strength)。这个词汇经常在一些压力试验等规范内出现。
10. 抗弯强度(bending strength)
试样在位于两支承中间的集中负荷作用下折断时,折断横截面(危险截面)所承受的最大正应力,称为抗弯强度。抗弯强度以表示,单位为MPa。
11. 抗压强度(compressive strength)
材料在压力作用下不发生碎裂时所能承受的最大正应力,称为抗压强度。抗压强度以原面积除负荷,单位为MPa。
12. 伸长率(elongation percentage)
金属在拉伸试验时,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,称为伸长率,以 δ 表示 ,单位为 % 。
13. 断面收缩率(section shrinkage)
金属拉伸试验中,在断裂处试样截面面积减小的百分率,称为断面收缩率。以ψ表示,单位为%。
14. 持久极限(endurance lin[持久强度(rupture strength)]
持久极限指金属材料在给定温度下,经过一定时间破坏时所能承受的恒定应力,单位为MPa。常用符号σb。带有一个或两个指数表示,如σb/100,表示在常温下持久时间为100h的应力;σb400/100,表示在试验温度400℃时,持久时间为100h的应力,就是所谓高温持久强度。
15. 蠕变极限(creep limit)
金属材料在一定温度和长时间受力状态下,即使所受应力小于其屈服强度,但随着时间的增长,也会慢慢地产生塑性变形,这种现象称为蠕变。
蠕变极限,是指金属材料在一定温度和恒定应力下,在规定的时间内的蠕变变形量或蠕变速度不超过某一规定值时所能承受的最大应力,单位为MPa。以伸长率测定蠕变极限时,符号为σ0.2带有三个指数。如σ0.2 700/100,即表示试验温度为700℃时,经100h试验后,允许伸长率为0.2%时的蠕变极限。此时还必须注明,蠕变极限是按总伸长率或残余伸长率测得的,在以给定的蠕变速度测定的蠕变极限时,符号σ带有两个指数。如σ6001.10-5 ,即表示在试验温度为600℃时,蠕变速度为1×10-5%/h的蠕变极限。此时必须注明测得规定蠕变速度的试验时间。
16. 疲劳极限(fatigue limit)
金属材料在受重复或交变应力作用时,虽其所受应力远小于抗拉强度,甚至小于弹性极限,经多次循环后,在无显著外观变形情况下而会发生断裂,这种现象称为疲劳。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最大应力称为疲劳极限,以σ-1表示,单位为MPa。
17. 疲劳强度(fatigue strength)
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,以σn表示,单位为MPa,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,常采用疲劳强度表示。
18. 冲击吸收功(impact absorbing energy)或冲击韧性值(impacttoughness)
金属材料对冲击负荷的抵抗能力称为韧性,通常用冲击吸收功或冲击韧性值来度量。用一定尺寸和形状的试样,在规定类型的试验机上受一次冲击负荷折断时所吸收的功,称冲击吸收功,以符号A表示,单位为J;试样刻槽处单位面积上所消耗的功,称为冲击韧性值,以ak表示,单位为kJ/㎡。计算公式为:
在动负荷下工作的金属零部件,实际上很少受一次超载冲击被破坏,而是受小能量的多次重复冲击才被破坏,因此仅用一次消耗于Ak或冲击韧性值a4来衡量其抗力是不够准确的,而应以多次重复冲击试验来度量。据研究表明,在能量不太大的情况下,材料承受多次重复冲击的能力,主要决定于强度。
冲击吸收功Ak包括以下三部分:①. 消耗于试样弹性变形的弹性功;②. 消耗于试样塑性变形的塑性功;③. 消耗于裂纹开始产生、扩展直至断裂的撕裂功。
由于冲击功仅为试样缺口附近参加变形的体积所吸收,而此体积又无法测量,且在同一断面上每一部分的变形也不一致,因此用单位截面积上的冲击功(冲击值)a来判断冲击韧性的方法在国内外已逐渐淘汰。
19. 低温冲击韧性(low temperature impact toughness)和高温冲击韧性(high temperature impact toughness)
金属材料在常温、低温及高温下所测得的冲击吸收功或冲击韧性值是不一样的。低温条件下测得的冲击韧性,称为低温冲击韧性;高温条件下测得的冲击韧性,称为高温冲击韧性。低温或高温下测得的冲击吸收功或冲击韧性值都要注明试验温度。
20. 金属材料的冷脆(cold brittleness)及脆性转变温度
钢材在较低温度时发生的脆性断裂,通常称为冷脆。材料发生脆裂时的临界温度称为韧性-脆裂转变温度,简称脆性转变温度。