金屬材料力學性能檢測的基礎知識普及

1.1測試方法和條件

為了確切表征金屬材料在使用(服役)條件下所表現的行為,力學性能測試條件應盡量接近實際工作條件。除普通金屬力學性能測試（利用試樣進行力學性能測試）外，近年來又發展出模擬試驗，即應用機件模型，甚至使用真實機件，在模擬機件真實工作條件下進行力學試驗。通過這種試驗所得到的力學性能（使用性能）判據，能更真實反映工作條件下金屬的性能，具有重大的工程實際意義。但是，模擬試驗一般缺乏普遍性，應用受到限制。然而根據具體情況，進行部分模擬服役條件的力學性能測試還是十分必要的。

試驗設備、試樣形狀、尺寸和加工方法、加荷速率、溫度、介質等，均影響金屬力學性能測試結果。只有采用相同的試驗方法標準和測試規程，才能保證金屬力學性能測試結果的可靠性和可比性。正確選擇和執行標準，是確保金屬力學性能測試質量的首要條件。

1.2測試內容

金屬的力學性能是研究金屬在力的作用下所表現的行為和發生的現象。由于作用力特點（如力的種類、施力方式和應力狀態等）和受力狀態所處環境的不同，金屬在受力后表現出各種不同的力學性能（如彈性、塑性、韌性和強度等）。金屬的力學性能的好壞，通常用力學性能判據來表征，如抗拉強度 σb、伸長率δ、沖擊韌度aK、疲勞極限σr等。

金屬制件的服役條件極端復雜，因而，金屬力學性能測試條件也是復雜而多樣的。試驗過程需要考慮的參數很多，常用的有：

①溫度：室溫、高溫、低溫和按照一定規律變化的溫度；

②應力：拉伸、壓縮、彎曲、扭轉、剪切、復合應力、按一定規律變化的應力和隨機應力等；

③應變：軸向、徑向、表面、彈性、塑性、總應變；

④環境：空氣、真空、控制氣氛、腐蝕介質、海水、水蒸氣、高壓、腐蝕、核輻照等；

⑤加荷速率（或應變速率）：低速、中速、高速、超低速、超高速等；

⑥應力(或應變)循環頻率： 低頻、中頻、高頻、超低頻、超高頻等；

⑦時間： 瞬間、短時、長時、超短時、超長時；

⑧試樣的尺寸和形狀： 一般、特小、特大、棒狀、板狀、管狀、絲狀、薄膜、環形、C形、特殊形狀、帶缺口、帶預制裂紋或缺陷、模型、實物等。

根據上述參數，普通力學性能試驗項目主要包括:抗拉試驗、沖擊試驗、硬度試驗、疲勞試驗、蠕變試驗(持久強度和應力松弛試驗)、斷裂韌性試驗、抗壓試驗、抗彎試驗、抗扭試驗、抗剪試驗、耐磨試驗、金屬工藝試驗（如杯突、擴口、反復彎曲、鋼管壓扁、鋼絲纏繞試驗等）等。