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金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能。在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性(又称作氧化抗力,这是指金属在高温时对氧化作用的抵抗能力或者说稳定性),以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。在金属的化学性能中,是抗蚀性对金属的腐蚀疲劳损伤有着重大的意义。金属的物理性能主要考虑:密度(比重):ρ=P/V单位克/立方厘米或吨/立方米,式中P为重量,V为体积。在实际应用中,除了根据密度计算金属零件的重量外,很重要的一点是考虑金属的比强度(强度σb与密度ρ之比)来帮助选材,以及与无损检测相关的声学检测中的声阻抗(密度ρ与声速C的乘积)和射线检测中密度不同的物质对射线能量有不同的吸收能力等等。
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金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为韧性。通常采用冲击试验,即用一定尺寸和形状的金属试样在规定类型的冲击试验机上承受冲击载荷而折断时,断口上单位横截面积上所消耗的冲击功表征材料的韧性:αk=/F单位J/cm2或Kg·m/cm2,1Kg·m/cm2=9.8J/cm2αk称作金属材料的冲击韧性,为冲击功,F为断口的原始截面积。5.疲劳强度限金属材料在长期的反复应力作用或交变应力作用下(应力一般均小于屈服限强度σs),未经显著变形就发生断裂的现象称为疲劳破坏或疲劳断裂,这是由于多种原因使得零件表面的部造成大于σs甚至大于σb的应力(应力集中),使该部发生塑性变形或微裂纹,随着反复交变应力作用次数的增加,使裂纹逐渐扩展加深(裂纹尖端处应力集中)导致该部处承受应力的实际截面积减小,直至部应力大于σb而产生断裂。在实际应用中,一般把试样在重复或交变应力(拉应力、压应力、弯曲或扭转应力等)作用下,在规定的周期数内(一般对钢取106~107次,对有金属取108次)不发生断裂所能承受的大应力作为疲劳强度限,用σ-1表示,单位MPa。除了上述五种常用的力学性能外,对一些要求严格的材料,例如航空航天以及核工业、电厂等使用的金属材料,还会要求下述一些力学性能:蠕变限:在一定温度和恒定拉伸载荷下,材料间缓慢产生塑性变形的现象称为蠕变。通常采用高温拉伸蠕变试验,即在恒定温度和恒定拉伸载荷下,试样在规定时间内的蠕变伸长率(总伸长或残余伸长)或者在蠕变伸长速度相对恒定的阶段,蠕变速度不超过某规定值时的大应力,作为蠕变限,以表示,单位MPa,式中τ为试验持续时间,t为温度,δ为伸长率,σ为应力;或者以表示,V为蠕变速度。高温拉伸持久强度限:试样在恒定温度和恒定拉伸载荷作用下,达到规定的持续时间而不断裂的大应力,以表示,单位MPa,式中τ为持续时间,t为温度,σ为应力。金属缺口敏感性系数:以Kτ表示在持续时间相同(高温拉伸持久试验)时,有缺口的试样与无缺口的光滑试样的应力之比:式中τ为试验持续时间,为缺口试样的应力,为光滑试样的应力。或者用:表示,即在相同的应力σ作用下,缺口试样持续时间与光滑试样持续时间之比。抗热性:在高温下材料对机械载荷的抗力。
热疲劳:指由于温度变化所产生的热应力的反复作用,所造成的疲劳破坏。腐蚀疲劳:指机器部件在交变载荷和腐蚀介质(如酸、碱、海水、活性气体等)共同作用下,所产生的疲劳破坏。接触疲劳:这是指机器零件的接触表面,在接触应力的反复作用下,出现麻点剥落或表面压碎剥落,从而造成机件失效破坏。塑性是指金属材料在载荷外力的作用下,产生永久变形(塑性变形)而不被破坏的能力。金属材料在受到拉伸时,长度和横截面积都要发生变化,因此,金属的塑性可以用长度的伸长(延伸率)和断面的收缩(断面收缩率)两个来衡量。