机械工程金属材料的静态力学性能

在电容式差压变送器生产实际中，不同的材料有不同的性能和用途。同一种金属材料通过不同的热处理方法，也可以得到不同的性能。因此，在选择机械零件的材料时，熟悉材料的性能是十分必要的。金属材料的性能包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能。一般双法兰液位计机械零件常以力学性能作为设计和选材的依据。金属材料的力学性能是指金属材料在外加载荷(外力)作用下表现出来的特性。载荷按其作用形式的不同，分为静载荷、冲击载荷和交变载荷等。因此，金属材料表现出的抵抗外力能力的特性也各不相同。通常所研究的力学性能主要是指强度、塑性、硬度、冲击韧度和疲劳强度等。
1. 1. 1金属材料的静态力学性能
    金属材料的静态力学性能主要包括强度、塑性、硬度等性能指标。
    1.强度、塑性与静载荷拉伸试验
    (1)强度。
    强度是指材料在外力作用下抵抗变形或断裂的能力。由于温度远传监测仪所受载荷的形式不同，金属材料的强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等，
    材料受外力时，其内部产生了大小相等方向相反的内力，单位横截面积上的内力称为应力，用a表示，其单位为Pa(帕)。金属材料的强度是用应力值来表示的。
    (2)塑性。
    塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形而不被破坏的能力。金属材料的塑性也是通过拉伸试验测得的.常用的塑性指标有伸长率S和断面收缩率价.
    (3)静载荷拉伸试验。
    金属材料的强度、塑性可根据GB/T 6397-1986的规定，通过材料的拉伸试验来确定。做拉伸试验要使用无纸记录仪和试样。标准拉伸试样可制成圆形试样和板形试样两种。
    做拉伸试验时，先将试样按要求装夹在试验机上，然后对试样缓慢施加轴向拉力(又称为拉伸力)，试样会随着拉伸力的增加而逐渐变长最后被拉断。在裕个拉伸试验讨程中.可以通过自动记录或绘图装置将拉伸力与试样伸长金之间的关系记录下来并据此分析金属材料的强度。如果以纵坐标表示拉伸力F，以横坐标表示试样的伸长量Al，按试验全过程绘制出的曲线称为拉伸曲线。图1-1为某低碳钢的拉伸曲线图。
    在图中的曲线上，Oe段表示在拉伸力作用下均匀伸长，伸长且与拉伸力的大小成正比。在此阶段任何时刻，如果撤去外力(即拉伸力)，试样仍能完全恢复到原来的形状和尺寸。在这一阶段中，试样的变形为弹性变形。当拉伸力继续增大超过点e所对应的值F.以后，试样除了产生弹性变形外，还开始出现微最的塑性变形，此时如果撤去外力，试样就不能完全复原了，会有一小部分永久变形。继续增大拉伸力至F.时，图上出现近似水平的直线段或小锯齿形线段。这表明此阶段当外力F.保持不变时，试样的变形(伸长)仍在继续，这种现象称为屈服。过了此阶段后，如果继续增加外力，则试样的伸长扭又会增加，到达点b后，试样开始在某处出现缩颈(即直径变小)，抗拉能力下降，到点k时，试样在颈缩处被拉断。
    为了便于比较投入式液位计，强度判据(即表征和判定强度所用的指标和依据)采用应力来度量。
    从拉伸曲线可以得出三个主要的强度指标:弹性极限‘、屈服强度(屈服点)a,和抗拉强度ab，它们的计算公式为
                      Qe=F. IA，Qb二凡/A，Q, =F,/A
式中:A表示试样的初始截面积(mm'), F., Fb和凡分别表示试样产生完全弹性变形时的最大拉伸力(N)、试样被拉断前所承受的最大拉伸力(N)和试样产生屈服时的拉伸力(N)。
    有些金属材料，如高碳钢、铸铁等，在拉伸试验中没有明显的屈服现象。国标中规定，以试样的塑性变形量为试样标距长度的0.2%时的应力作为屈服强度，用Qo. 2表示。
    伸长率是试样拉断后标距长度的伸长址与初始标距长度的百分比，用符号8表示。断面收缩率是试样拉断后，缩颈处横截面积的缩减量与初始横截面积的百分比，用符号价表示。8,y/i都是材料常数，是材料的塑性指标。其计算公式将在后面详细介绍。
    一般情况下，8和0的数值越大，表示金属材料的塑性越好.
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