機械工程金屬材料的靜態(tài)力學性能

在電容式差壓變送器生產(chǎn)實際中，不同的材料有不同的性能和用途。同一種金屬材料通過不同的熱處理方法，也可以得到不同的性能。因此，在選擇機械零件的材料時，熟悉材料的性能是十分必要的。金屬材料的性能包括力學性能、物理性能、化學性能和工藝性能。一般雙法蘭液位計機械零件常以力學性能作為設計和選材的依據(jù)。金屬材料的力學性能是指金屬材料在外加載荷(外力)作用下表現(xiàn)出來的特性。載荷按其作用形式的不同，分為靜載荷、沖擊載荷和交變載荷等。因此，金屬材料表現(xiàn)出的抵抗外力能力的特性也各不相同。通常所研究的力學性能主要是指強度、塑性、硬度、沖擊韌度和疲勞強度等。
1. 1. 1金屬材料的靜態(tài)力學性能
    金屬材料的靜態(tài)力學性能主要包括強度、塑性、硬度等性能指標。
    1.強度、塑性與靜載荷拉伸試驗
    (1)強度。
    強度是指材料在外力作用下抵抗變形或斷裂的能力。由于溫度遠傳監(jiān)測儀所受載荷的形式不同，金屬材料的強度可分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度和抗剪強度等，
    材料受外力時，其內(nèi)部產(chǎn)生了大小相等方向相反的內(nèi)力，單位橫截面積上的內(nèi)力稱為應力，用a表示，其單位為Pa(帕)。金屬材料的強度是用應力值來表示的。
    (2)塑性。
    塑性是指金屬材料在載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力。金屬材料的塑性也是通過拉伸試驗測得的.常用的塑性指標有伸長率S和斷面收縮率價.
    (3)靜載荷拉伸試驗。
    金屬材料的強度、塑性可根據(jù)GB/T 6397-1986的規(guī)定，通過材料的拉伸試驗來確定。做拉伸試驗要使用無紙記錄儀和試樣。標準拉伸試樣可制成圓形試樣和板形試樣兩種。
    做拉伸試驗時，先將試樣按要求裝夾在試驗機上，然后對試樣緩慢施加軸向拉力(又稱為拉伸力)，試樣會隨著拉伸力的增加而逐漸變長最后被拉斷。在裕個拉伸試驗討程中.可以通過自動記錄或繪圖裝置將拉伸力與試樣伸長金之間的關系記錄下來并據(jù)此分析金屬材料的強度。如果以縱坐標表示拉伸力F，以橫坐標表示試樣的伸長量Al，按試驗全過程繪制出的曲線稱為拉伸曲線。圖1-1為某低碳鋼的拉伸曲線圖。
    在圖中的曲線上，Oe段表示在拉伸力作用下均勻伸長，伸長且與拉伸力的大小成正比。在此階段任何時刻，如果撤去外力(即拉伸力)，試樣仍能完全恢復到原來的形狀和尺寸。在這一階段中，試樣的變形為彈性變形。當拉伸力繼續(xù)增大超過點e所對應的值F.以后，試樣除了產(chǎn)生彈性變形外，還開始出現(xiàn)微最的塑性變形，此時如果撤去外力，試樣就不能完全復原了，會有一小部分永久變形。繼續(xù)增大拉伸力至F.時，圖上出現(xiàn)近似水平的直線段或小鋸齒形線段。這表明此階段當外力F.保持不變時，試樣的變形(伸長)仍在繼續(xù)，這種現(xiàn)象稱為屈服。過了此階段后，如果繼續(xù)增加外力，則試樣的伸長扭又會增加，到達點b后，試樣開始在某處出現(xiàn)縮頸(即直徑變小)，抗拉能力下降，到點k時，試樣在頸縮處被拉斷。
    為了便于比較投入式液位計，強度判據(jù)(即表征和判定強度所用的指標和依據(jù))采用應力來度量。
    從拉伸曲線可以得出三個主要的強度指標:彈性極限‘、屈服強度(屈服點)a,和抗拉強度ab，它們的計算公式為
                      Qe=F. IA，Qb二凡/A，Q, =F,/A
式中:A表示試樣的初始截面積(mm'), F., Fb和凡分別表示試樣產(chǎn)生完全彈性變形時的最大拉伸力(N)、試樣被拉斷前所承受的最大拉伸力(N)和試樣產(chǎn)生屈服時的拉伸力(N)。
    有些金屬材料，如高碳鋼、鑄鐵等，在拉伸試驗中沒有明顯的屈服現(xiàn)象。國標中規(guī)定，以試樣的塑性變形量為試樣標距長度的0.2%時的應力作為屈服強度，用Qo. 2表示。
    伸長率是試樣拉斷后標距長度的伸長址與初始標距長度的百分比，用符號8表示。斷面收縮率是試樣拉斷后，縮頸處橫截面積的縮減量與初始橫截面積的百分比，用符號價表示。8,y/i都是材料常數(shù)，是材料的塑性指標。其計算公式將在后面詳細介紹。
    一般情況下，8和0的數(shù)值越大，表示金屬材料的塑性越好.
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