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從事金屬加工和機械設計的人須知!什么是材料的“性質”?

發布日期: 2023-09-12

從事金屬加工和機械設計的人須知!什么是材料的“性質”?

在機械設計、設備設計和生產技術的現場,經常會聽到材料“性質”這個術語。

可是,材料性質到底指的是什么呢?在此,我們將以簡單易懂的方式從基礎講解材料性質到底是什么。

 

金屬材料具有各種“性質”。

人類具有體力和知識量、大腦反應速度和謹慎度以及活潑、穩重等各種性質。并且一個人的個性是由表現得強勢的性質和表現得弱勢的性質組合決定的。另外,個性不同容易發揮才能的狀況也會不同,例如有的人適合經營管理,有的人適合輔助角色,有的人則適合研究和產品開發等。

金屬材料也是同樣。材料有硬度、韌性、延展性、比重等各種性質,通過各自的強弱組合,會產生出柔韌性、耐久性等多樣化的個性。而適合的用途也會因其個性而改變。

在機械加工中,金屬材料具有各種“性質”。

 

表示材料“性質”的術語

描述材料性質的術語有哪些?它們具有怎樣的含義?下面將介紹幾個典型的例子。

強度(拉伸強度):是通常認為的“堅固度”。表示在拉伸相同粗細的材料時能夠在多大程度上耐受住不產生柔軟彎曲這樣的變形。不僅是拉伸,材料還會受到例如扭力、彎曲力和如同用剪刀剪切般的剪切力等各種力。但是,狹義上講,多數都是拉伸力在發揮作用,因此會將拉伸強度視為“強度”和“堅固度”。

硬度:表示像將手按在物品上那樣對極小范圍施力則會在多大程度上容易受傷。強度是承受變形并忍受的能力,而硬度是克服變形的能力。硬度是極大影響耐磨性(磨損)的性質。有時能夠對原來的材料追加淬火等加工來提高硬度。硬度增大,則切削加工等機械加工會變得困難。

韌性:也稱為柔韌性。是不會像陶瓷那樣脆裂的性質。強度是指開始柔軟變形前的強度,而韌性還要結合在柔軟變形后至撕裂為止所能承受的程度進行評測。韌性是對抗破壞性沖擊力的能力。

延展性:是在敲打時可延展的性質。是金屬特有的性質,即使因強力而變形,在變形的狀態下也具有一定強度的性質就叫做延展性。在折彎板材加工等塑性加工時,延展性比材料的強度更為重要。

比重:其定義是水與材料的密度之比,總而言之可以將其視為重量。比重越大的材料越重,比重越小的材料越輕。在機械設計、設備設計和生產技術的現場,材料的重量用比重而不是密度表示。

在機械加工中,表示材料“性質”的術語

 

材料性質的大致關系

以人類為例,開朗的人通常不會很安靜,謹慎的人通常不會很粗暴。金屬材料也同樣,各自的性質存在著若干大致的關聯性。

  • 強度大則比重也大。

選擇堅固的材料,往往重量也會較重。而堅固且輕巧的材料并不多見。

  • 強度大則延展性差。

由于強度是對抗拉伸的強度,因此,強度大,則難拉伸,且延展性下降。設計鈑金加工的板材時,不是僅依賴于材料的強度,還要增加肋筋等在結構上進行強化。

  • 硬度增加則韌性降低。

當硬度增大時,韌性會降低,而容易出現缺損和裂紋。陶器被用力按壓也不會凹陷,但是當施加一定力時,則會碎裂。這個例子簡單易懂地解釋了硬度與韌性之間關系。

  • 硬度增大,強度也會增大。

不難想象硬度與強度密切相關。類似于強韌的肌肉,從外面觸摸時也很緊致,而不松軟。

  • 強度和硬度增大時,加工變得困難。

想象一下香蕉和凍肉哪個更容易切割就很好理解了。堅固的物品和堅硬的物品都難以進行切削加工和塑性加工等加工。

在機械加工中,想象一下香蕉和凍肉哪個更容易切割就很好理解了。堅固的物品和堅硬的物品都難以進行切削加工和塑性加工等加工。

綜上所述,金屬材料如果一種性質改變,則其他性質也會趨于改變。在設計等中選擇材料時,請兼顧性質的平衡來作決定。

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