金屬材料的強度力學(xué)性能是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力,強度的大小用應(yīng)力來表示。依據(jù)載荷作用方式的差異,強度又分為抗拉強度(σb)、抗壓強度(σbc)、抗彎強度(σbb)、抗剪強度(τb)和抗扭強度(τt)等幾種,在多數(shù)情況下以抗拉強度作為判別金屬材料強度高低的指標。
抗拉強度是通過拉伸試驗而測定的,拉伸試驗用靜拉力對標準試樣進行的軸向拉伸,同時測量連續(xù)的力和相應(yīng)的伸長,直到斷裂為止。根據(jù)測定的數(shù)值即可求出有關(guān)的力學(xué)性能。
①屈服強度(或屈服點)試樣在拉伸過程中,在外力不再增加(保持恒定)而仍能繼續(xù)伸長(變形)時的應(yīng)力稱為屈服強度(或屈服點),計算公式為:
σs=Fs/So (1-1)
式中σs-屈服強度,MPa;
Fs-試樣屈服時的載荷大小,N;
So-試樣原始的橫截面積,mm²。
對于無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料,大多采用測定其殘余伸長應(yīng)力σr,表示試樣在卸除拉伸載荷后其標距部分的殘余伸長達到規(guī)定的原始標距百分比時的應(yīng)力。通常采用σr0.2來表示規(guī)定的殘余伸長率達到0. 2%時的應(yīng)力。
金屬材料制作的機械零件在工作過程中受力過大,如果發(fā)生了過量的塑性變形則容易發(fā)生失效現(xiàn)象。因此在設(shè)計零件時要選擇符合要求的金屬材料,材料的屈服點或殘余伸長應(yīng)力越高,則允許的零件的截面積以及自身的質(zhì)量可以減少,同時也是評定金屬材料的優(yōu)劣的重要指標。
②抗拉強度是金屬材料在拉伸試驗中所能承受的最大應(yīng)力,用符號σb表示。其公式同形式與σs相似,只不過是載荷為拉斷時的最大載荷??估瓘姸仁潜硎窘饘俨牧显诶燧d荷作用下的最大均勻變形的抗力,因此也是在機械零件設(shè)計和選材的主要依據(jù)。