2015年安全工程師《技術》復習資料：金屬的機械性能

　　金屬的機械性能

　　所謂金屬的機械性能是指在一定的溫度條件和外力作用下，抵抗變形和斷裂的能力，如強度、硬度、塑性、韌性等，也稱力學性能。

　　以低碳鋼為例，金屬材料受拉伸外力作用引起的變形過程可分3個階段，即彈性變形、塑性變形、斷裂變形階段。由拉伸試驗可獲得強度和塑性指標。

　　1．強度

　　金屬強度是指在外力作用下，抵抗變形和破壞的能力。應用最普遍的是強度指標。強度指標主要是屈服極限（σs或σ0.2）和抗拉強度極限（σb）。

　　2．塑性

　　金屬的塑性是指在外力作用下，能引起永久變形而不發(fā)生破裂，并在外力取消后，仍能保持變形后形狀的能力。材料的塑性值也可通過拉伸試驗測得，通常用伸長率δ（延伸率）和斷面收縮率Ψ來表示。

　　3．沖擊韌性

　　金屬的沖擊韌性即為在沖擊力作用下，抑制變形和斷裂的能力。它還是金屬材料在塑性變形范圍內吸收能量的能力，因此，也可按沖擊值的大小來衡量材料的塑性。目前國內外廣泛采用一次擺錘彎曲試驗，缺口型式有夏比（U）和夏比（V）兩種。表示沖擊韌性的參數(shù)也有兩種，一種是以沖斷試樣消耗的沖擊功Ak，單位是焦耳（J）；另一種是以單位缺口處斷面所耗的沖擊功ak，單位是焦耳/厘米2（J／c㎡）表示。目前壓力容器鋼板全部改為用夏比（V）沖擊功（即Akv）作為沖擊韌性驗收標準。只有少數(shù)壓力容器鍛件還用夏比（U）沖擊值（即akU）作為沖擊驗收標準。

　　鋼中氣體含量較高或晶粒粗大，則韌性差。根據(jù)沖擊后斷裂的形式，可以判斷材料的質量及晶粒大小。沖擊韌性試驗還能測定金屬材料由韌性狀態(tài)向脆性狀態(tài)過渡的轉變溫度。

　　4．硬度

　　硬度是指金屬材料抵抗更硬異物壓入的能力。硬度表明材料的耐磨性和切削加工的可能性。一般說來，硬度較高，材料的耐磨性較好。常用的硬度有布氏硬度（HB）洛氏硬度（HR）維氏硬度（HV）3種。

　　5．冷彎

　　冷彎性能是材料抵抗彎曲斷裂能力的標志，它間接反映了材料的塑性。這個試驗既可檢查鋼的塑性好壞，也可以考核其加工工藝性能，也能暴露鋼板受試面缺陷以及焊接接頭的焊接缺陷。

　　6.斷裂韌性

　　斷裂韌性是反映材料對裂紋擴展的抵制能力。對于中低強度鋼的斷裂韌性，目前較普遍采用臨界裂紋張開位移（COD）值δc表示；對于高強鋼的脆斷問題，則應用材料的平面應變斷裂韌性值Kic表示。

　　7．金屬材料高溫機械性能

　　煉油化工設備相當數(shù)量是在中等溫度（<350℃）和高溫下使用。中、高溫壓力容器通常以350℃分界。

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