机械工程之材料的性能
材料的力学性能：材料在力的作用下所表现出的特性即为材料的力学性能。通常把力的作用称为载荷或负荷。材料的力学性能包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳特性、耐磨性等。材料在外力作用下发生的形状和尺寸变化称为变形，外力去除后能够恢复的变形称为弹性变形，外力去除后不能恢复的变形称为塑性变形。 （1）弹性与刚度 金属材料弹性模量的大小主要取决于基体金属的本性，除随温度升高而逐渐降低外，难以通过其他强化材料的方法(如合金化、热处理、冷热加工等）使之改变。工件的刚度除取决于材料的弹性模量外还与工件的形状和尺寸有关，可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高刚度。 （2）强度与塑性 1.强度 强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力。常用的材料强度指标有屈服强度和抗拉强度等。 2.塑性 塑性是指材料在外力作用下破坏前可承受最大塑性变形的能力。 （3）硬 度 硬度是指材料抵抗局部塑性变形的能力，是表征材料性能的一个参量。硬度的测定方法很多，现在多用压入法测定。根据测量方法的不同，常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度和显微硬度等。用各种方法所测量的硬度值不能直接相比较，可以通过硬度对照表换算。 （4）冲击韧性 许多零部件和工具在服役时要受到冲击载荷的作用，冲击载荷就是以很大的速度作用于工件上的载荷。在评价材料时，不能单用在静载荷作用下的指标来衡量，还必须考虑材料抵抗冲击载荷的能力。材料抵抗冲击载荷而不破坏的能力称为冲击韧性，以在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量。 （5）疲 劳 许多机械零件(齿轮、轴、弹簧)是在重复或交变载荷下工作的。所谓交变载荷，是指大小或方向随时间而变化的载荷。在交变载荷作用下，即使零件所承受的应力远低于其屈服强度，但长时间后也会产生裂纹或突然断裂，这种现象称为材料的疲劳。疲劳断裂一般突然发生，难以观察，危险性大。机械零件的失效，80％以以上属于疲劳破坏。 （6）断裂韧性 材料中存在缺陷是绝对的，常见的缺陷是裂纹。裂纹可能是原材料生产过程产的冶金缺陷(气孔、缩孔、缩松、非金属夹杂物等)在使用过程中发展为裂纹，也可能是加工过程中产生的裂纹，或在使用过程个产生的裂纹等。在应力作用下，裂纹将发生扩展，一旦扩展失稳，便会发生低应力脆性断裂。材料抵抗内部裂纹失稳扩展的能力称为断裂韧件。 （7）热疲劳 一些在温度急剧反复变化条件下工作的零件，如喷气发动机的导向叶片，热锻模、玻璃模具等，承受着热循环引起的热应力或热应变，使材料受到疲劳损伤而破坏，这种现象称为热疲劳。材料在交变温度条件下抵抗产生裂纹及变形的能力称为材料的抗热疲劳性能。
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