任何機械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用。如起重機上的鋼索，受到懸吊物拉力的作用；柴油機上的連桿，在傳遞動力時，不僅受到拉力的作用，而且還受到?jīng)_擊力的作用；軸類零件要受到彎矩、扭力的作用等等。這就要求金屬材料必須具有一種承受機械荷而不超過許可變形或不破壞的能力。這種能力就是材料的力學(xué)性能。金屬表現(xiàn)來的諸如彈性、強度、硬度、塑性和韌性等特征就是用來衡量金屬材料材料在外力作用下表現(xiàn)出力學(xué)性能的指標(biāo)。
1.強度
強度是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。強度指標(biāo)一般用單位面積所承受的載荷即力表示，符號為σ，單位為MPa。
工程中常用的強度指標(biāo)有屈服強度和抗拉強度。屈服強度是指金屬材料在外力作用下，產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力，或開始出現(xiàn)塑性變形時的最低應(yīng)力值，用σs表示。抗拉強度是指金屬材料在拉力的作用下，被拉斷前所能承受的最大應(yīng)力值，用σb表示。
對于大多數(shù)機械零件，工作時不允許產(chǎn)生塑性變形，所以屈服強度是零件強度設(shè)計的依據(jù)；對于因斷裂而失效的零件，而用抗拉強度作為其強度設(shè)計的依據(jù)。
2.塑性
塑性是指金屬材料在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不斷裂的能力
工程中常用的塑性指標(biāo)有伸長率和斷面收縮率。伸長率指試樣拉斷后的伸長量與原來長度之比的百分率，用符號δ表示。斷面收縮率指試樣拉斷后，斷面縮小的面積與原來截面積之比，用ψ表示。
伸長率和斷面收縮率越大，其塑性越好；反之，塑性越差。良好的塑性是金屬材料進(jìn)行壓力加工的必要條件，也是保證機械零件工作安全，不發(fā)生突然脆斷的必要條件。
3.硬度
硬度是指材料表面抵抗比它更硬的物體壓入的能力。硬度的測試方法很多，生產(chǎn)中常用的硬度測試方法有布氏硬度測試法和洛氏硬度試驗方法兩種。
（一）布氏硬度試驗法
布氏硬度試驗法是用一直徑為D的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球作為壓頭，在載荷P的作用下壓入被測試金屬表面，保持一定時間后卸載，測量金屬表面形成的壓痕直徑d，以壓痕的單位面積所承受的平均壓力作為被測金屬的布氏硬度值。
布氏硬度指標(biāo)有HBS和HBW，前者所用壓頭為淬火鋼球，適用于布氏硬度值低于450的金屬材料，如退火鋼、正火鋼、調(diào)質(zhì)鋼及鑄鐵、有色金屬等；后者壓頭為硬質(zhì)合金，適用于布氏硬度值為450~650的金屬材料，如淬火鋼等。 布氏硬度測試法，因壓痕較大，故不宜測試成品件或薄片金屬的硬度。
（二）洛氏硬度試驗法 洛氏硬度試驗法是用一錐頂角為120°的金剛石圓錐體或直徑為 1.558mm（1/16英寸）的淬火鋼球為壓頭，以一不定的載荷壓入被測試金屬材料表面，根據(jù)壓痕深度可直接在洛氏硬度計的指示盤上讀出硬度值。常用的洛氏硬度指標(biāo)有HRA、HRB和HRC三種。
采用120°金剛石圓錐體為壓頭，施加壓為600N時，用HRA表示。其測量范圍為60～85，適于測量合金、表面硬化鋼及較薄零件。
采用 Φ1.588mm淬火鋼球為壓頭，施加壓力為1000N時，用HRC表示，其測量硬度值范圍為25～100，適于測量有色金屬、退火和正火鋼及鍛鐵等。
采用120°金剛石圓錐體為壓頭，施加壓力為1500N時，用HRC表示，其測量硬度值范圍為20～67，適于測量淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等。
洛氏硬度測試，操作迅速、簡便，且壓痕小不損傷工件表面，故適于成品檢驗。
硬度是材料的重要力學(xué)性能指標(biāo)。一般材料的硬度越高，其耐磨性越好。材料的強度越高，塑性變形抗力越大，硬度值也越高。
4.沖擊韌性
金屬材料抵抗沖擊載荷的能力稱為沖擊韌性，用ak表示，單位為J/cm2。 沖擊韌性常用一次擺錘沖擊彎曲試驗測定，即把被測材料做成標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣，用擺錘一次沖斷，測出沖斷試樣所消耗的沖擊AK，然后用試樣缺口處單位截面積F上所消耗的沖擊功ak表示沖擊韌性。
ak值越大，則材料的韌性就越好。ak值低的材料叫做脆性材料，ak值高的材料叫韌性材料。很多零件，如齒輪、連桿等，工作時受到很大的沖擊載荷，因此要用ak值高的材料制造。鑄鐵的ak值很低，灰口鑄鐵ak值近于零，不能用來制造承受沖擊載荷的零件。
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