在機(jī)械制造行業(yè)，金屬的機(jī)械性能檢測指標(biāo)一般包括強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等。

  (一)強(qiáng)度：

  強(qiáng)度是金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。強(qiáng)度一般有許多項評價指標(biāo)，在機(jī)械行業(yè)最為常用的是抗拉強(qiáng)度和屈服點(亦可稱為屈服強(qiáng)度)。

  1.屈服點(σs或σ0.2)

  它是指使拉伸試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的應(yīng)力。

  對于許多沒有明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，工程上規(guī)定以試樣產(chǎn)生0.2%塑性變形時的應(yīng)力作為該材料的屈服點。

  在屈服點以下金屬發(fā)生的變形基本上是屬于彈性變形;而在屈服點以上金屬發(fā)生的變形則屬于塑性變形。

  2.抗拉強(qiáng)度(σb)

  是指金屬材料在拉斷前所能承受的最大應(yīng)力。

  屈服點和抗拉強(qiáng)度在選擇、評定金屬材料和設(shè)計機(jī)械零件時具有相當(dāng)重要的意義。由于機(jī)器零件在工作時，通常是不允許發(fā)生塑性變形的，因此在設(shè)計計算時多以屈服點作為強(qiáng)度設(shè)計的依據(jù)。對于脆性材料，因在其斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形，所以脆性材料沒有屈服點，在強(qiáng)度計算時，則以抗拉強(qiáng)度為依據(jù)。


  (二)硬度：

  金屬材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓頭壓入痕跡的能力，稱為硬度。硬度是反映金屬硬軟程度的一個重要評價指標(biāo)。硬度直接影響到金屬材料的耐磨性和切削加工性能，這是因為在機(jī)械加工、制造過程中，所用的模具、刃具、量具以及工件的耐磨表面都具有足夠高的硬度，才能夠保證它們的使用性能和壽命。若被切削加工的金屬零件的硬度過高，必然會給切削加工增加困難，甚至損害切削刀具。可見硬度是一項極為重要的機(jī)械性能指標(biāo)，而且其應(yīng)用最為廣泛。

  硬度與強(qiáng)度之間存在一定的換算關(guān)系，所以在零件圖紙設(shè)計的技術(shù)條件中，通常只標(biāo)注出硬度要求。

  金屬材料的硬度通常是采用硬度計進(jìn)行測定，可直接讀出數(shù)值。常用的硬度試驗方法有兩種：布氏硬度和洛氏硬度。

  1.布氏硬度(HB)：

  布氏硬度采用淬火鋼球或者硬質(zhì)合金鋼球作為壓頭，在一定載荷的作用下將壓頭壓入被測工件的表面，停留一定時間后，卸去載荷。然后采用專用的帶有刻度的放大鏡測量壓痕直徑，從壓痕直徑與硬度對照表讀出布氏硬度(HB)值。

  布氏硬度壓痕面積比較大，所以測試比較準(zhǔn)確，硬度值比較穩(wěn)定。布氏硬度適用于金屬坯料但是不適于成品零件的檢查。

  2.洛氏硬度(HRC):

  洛氏硬度采用圓錐體金剛石作為壓頭，在規(guī)定的載荷的作用下將壓頭垂直壓入被測金屬工件的表面，可以直接從洛氏硬度計的刻度表讀出洛氏硬度值(HRC)。

  洛氏硬度測試簡單、迅速、壓痕面積很小，可以用于成品零件的檢驗。

  無論布氏硬度實驗還是洛氏硬度實驗，壓頭的壓痕面積均隨著被測金屬零件的硬度的升高而縮小。

  硬度試驗的設(shè)備簡單，可在生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行檢驗，操作簡便迅速，不損壞被測金屬零件，是目前應(yīng)用十分普遍的一種檢測手段。

  (三)塑性：

  塑性是指金屬材料在發(fā)生塑性變形而不被破壞的能力。

  1.延伸率(伸長率)(δ)：

  按照規(guī)定的尺寸制備試樣在試驗設(shè)備上進(jìn)行拉伸，拉斷時試樣因變形而伸長的部分與試樣原始長度之比的百分?jǐn)?shù)就是該實驗材料的延伸率。

  2.斷面收縮率(ψ)：

  金屬拉伸試樣在拉伸過程中隨著變性的發(fā)展，金屬拉伸試樣長度不斷延伸，截面面積不斷縮小，直至拉斷。此時，截面面積縮小的絕對值與原截面面積之比的百分?jǐn)?shù)就是該實驗材料的斷面收縮率。

  延伸率和斷面收縮率的值愈大，金屬的塑性愈好。良好的塑性不但是金屬材料能夠進(jìn)行軋制、鍛造、擠壓、沖壓、焊接的必要條件，而且在工作或使用過程中萬一發(fā)生超載，由于零件首先發(fā)生塑性變形，能夠避免發(fā)生突然斷裂。

圖片

  (四)沖擊韌性(aK)：

  沖擊韌性通常采用擺錘式?jīng)_擊試驗機(jī)進(jìn)行試驗測定。測定時，一般是將帶有缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣放在沖擊試驗機(jī)上，然后用擺錘將其一次沖斷，并以式樣缺口處的單位截面面積上所吸收的沖擊功表示其沖擊韌度。

  對于脆性材料，如鑄鐵、鑄鋼、淬火鋼等，其沖擊試驗，試樣一般不開缺口，因為開缺口的試樣沖擊值太低，難以比較不同材料沖擊性能的差異。

  沖擊值得大小與很多因素有關(guān)，如試樣的形狀、表面粗糙度、內(nèi)部組織、實驗的環(huán)境溫度都有可能影響材料的沖擊值，所以，沖擊韌性一般僅作為選擇材料的參考。

  實際上在諸多承受沖擊載荷的機(jī)器零件中，很小有是在大能量一次沖擊下而被破壞的，而大多是受到小能量多次重復(fù)沖擊而遭到破壞的。因此，在大能量、一次沖斷條件下測定出的沖擊韌性，雖然方法簡單，但對于大多數(shù)在工作中受到小能量多次重復(fù)沖擊的零件就顯得不太適用。

  沖擊實驗和沖擊韌性對組織缺陷極為敏感，它能反映出材料品質(zhì)、宏觀缺陷和顯微組織等方面的變化，因此，沖擊試驗是生產(chǎn)上用來檢驗冶煉、熱加工、熱處理等工藝質(zhì)量的有效方法。

  (五)疲勞強(qiáng)度(σ-1)

  在實際使用過程中，絕大多數(shù)承受交變載荷的零件往往在其所受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到它的強(qiáng)度極限時就突然發(fā)生了斷裂，這種現(xiàn)象稱之為疲勞斷裂。發(fā)生疲勞斷裂時的臨界應(yīng)力(或稱疲勞應(yīng)力)稱之為疲勞強(qiáng)度。一般來講，運動機(jī)件如齒輪、連桿、曲軸、彈簧等的主要損壞形式就是疲勞斷裂。

  產(chǎn)生疲勞斷裂的原因：金屬材料的缺陷(如氣孔、夾雜、晶界缺陷等);金屬表面的劃痕;以及零件制造過程中形成的溝、槽、尖角等。上述缺陷容易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象，導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生微裂紋，這種微裂紋隨交變載荷作用次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展加深，直至不能承受所加的交變載荷而突然發(fā)生斷裂。