强度、硬度、刚度:材料性能的关键指标及其相互关系

   日期:2024-05-30     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:319    评论:0    
核心提示:一般强度越高,塑性变形抗力越高,硬度值也就越高,反之亦然。刚度与柔度成倒数关系,和弹性模量、剪切模量呈正相关。一般情况下,材料或构件在发生塑性变形之前(对于脆性材料,可以理解为破坏之前),材料或构件的弹性变动比例、幅度或吸收的能量越大,其弹性越好。延性和脆性相对。

【1】强度

材料在外力作用下抵抗断裂、过度变形和破坏的能力。它表示一个程度值钢材的弹性模量,常以达到某一不利状态所需的力或能量的值来表示。不同的程度对应不同的数值。常用的有抗压强度、抗拉强度、屈服强度、弯曲强度、剪切强度等。

【2】硬度

指材料抵抗硬物部分压入其表面的能力,反映材料抵抗磨损的能力。一般强度越高,抵抗塑性变形的能力越强,硬度值也越高,反之亦然。硬度的测量方法有很多种,包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、里氏硬度等,其中比较常用的是布氏和洛氏。

【3】刚度

刚度是使物体产生单位变形所需外力的大小,象征着材料或构件抵抗弹性变形的能力。刚度与柔韧性成反比,与弹性模量、剪切模量成正相关。计算公式:k=P/δ,P为作用于结构的恒定力,δ为力引起的变形,刚度的国际单位为牛顿每米(N/m)。

【4】灵活性

变形后恢复原状的能力。一般来说,材料或构件在发生塑性变形前(对脆性材料可理解为破坏前),其弹性变化率、振幅或吸收的能量越大,则材料或构件的弹性越好。

【5】可塑性

变形后不回复原状的能力。通常说的塑性强,就是能被“揉”成什么形状。材料塑性好时,弹性一般就不太好了(不计算直接超强的力,所有的弹性都可以绕过去,直接进入塑性阶段)。如果你在一块橡皮泥上按了一个手印,手一拿开,它就又恢复原状了,那么就可以理解它的塑性不好。一般来说,弹性和塑性有一种权衡。塑性常用断后伸长率和截面收缩率来表示。比如,要求抗撕裂的钢铸件和钢材,都要提供这种截面收缩率的证明。

【6】延展性

屈服后至破坏前变形过程中变形并吸收能量的能力。变形越大,吸收的能量越多(此处能量吸收可以理解为材料或部件单位变形所需的力越大,持续时间越长)。延展性是相对于脆性而言的。

【7】韧性

材料在塑性变形和破裂过程中(即在断裂前)吸收能量的能力。如果用手折断一根电线,通常的做法是先在某一点向内折叠,然后向外折叠,重复这个过程N次,直到断裂。每次折叠所消耗的能量就被算作材料的韧性值。

溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法以含有高化学活性组分的化合物为前驱体,将这些原料在液相中均匀混合,在溶液中发生水解、缩合化学反应,形成稳定透明的溶胶体系。溶胶粒子经陈化后缓慢聚合,形成具有三维网络结构的凝胶。凝胶网络中充满失去流动性的溶剂钢材的弹性模量,形成凝胶。凝胶经干燥、烧结、固化,制备出分子乃至纳米亚结构材料。

 
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