金属强度图表:哪种材料具有理想的金属强度

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发布日期:  2021 年 11 月 11 日

最后更新日期: 2025 年 3 月 10 日
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金属材料白皮书

随着新材料和制造工艺的迅速增加,决策变得比以往任何时候都更加复杂。 我们有一份指南可以帮助您为您的产品选择最合适的金属材料。

用于零件生产的材料的金属强度是产品成功和完整性的一个非常重要的决定因素。 因此,金属强度图表的重要性。

例如,一个 航空航天加工 项目将需要比制造扳手或其他工具所需的金属强度更高的金属。 使用强度错误的金属可能是灾难性的; 它可能导致项目完全崩溃或飞机故障。 因此,需要正确选择。

但是如何为您的项目选择合适的金属强度呢? 你会在这篇文章中找到答案。

金属材料的共同特性

机械师根据不同的指标来判断金属材料的强度。 这些指标也称为金属强度。 强度可以定义为材料承受应力而不变形的能力。 金属具有不同的强度,这解释了为什么并非所有金属都适用于所有用途。 有不同类型的金属强度,它们包括:

抗拉强度

这是金属在不被永久损坏的情况下可以承受的最大拉力或拉伸量。 它是金属能承受多大张力的量度。 如果对金属施加外力并超过其屈服点,则随之而来的一些变形是永久性的,无法逆转。 那就是金属的抗拉强度。

抗拉强度又分为三部分,即:

屈服强度:这是金属在不发生永久变形的情况下可以承受的强度。 也可以说是一个部件在塑性变形前所能承受的最大强度。 工程师和制造商计算屈服强度以了解物体可以承受的最大负载。

抗拉强度的图形表示
抗拉强度的图形表示

断裂强度:这是失效点处应力-应变曲线上的应力坐标。

极限强度:特定单位面积的金属在不破裂或变形的情况下可以承受的最大拉伸、压缩或剪切应力。 换句话说,它是金属可以承受的最大应力。

冲击强度

这是衡量金属在失效前可以承受多少冲击或突然施加的力的量度。 冲击强度用于测量金属在断裂、撕裂或损坏之前可以吸收的能量。 因此,如果您的项目需要金属并且需要知道它可以吸收多少能量,那么冲击强度测试就是您应该做的。

一个常见的误解是高冲击强度等同于高度 材料硬度. 因此,冲击强度高的材料是硬质材料。 不幸的是,这并不总是正确的。 因此,高冲击强度并不总是意味着高硬度。

影响材料冲击强度的一些因素包括温度(温度升高会增加冲击强度)、材料厚度(厚度增加会降低冲击强度)和缺口半径(减小缺口半径会降低冲击强度)。

冲击试验机
冲击试验机

抗压强度

顾名思义,抗压强度是指金属在不损坏的情况下可以承受的最大压力或压缩量。 要测试金属的抗压强度,您需要一台万能试验机。 这台机器将逐渐增加对金属的负载,直到它开始变形。 变形开始发生的点是金属的抗压强度。

压缩阶段的图形表示
抗压强度的图形表示

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金属强度图表

在为您的项目选择合适的金属时,您应该了解一些重要参数。 这些参数包括钢的屈服强度、钢的抗拉强度、密度、硬度等。下面是一个简单的金属强度图表,您可以用来比较金属:

金属种类拉伸强度 (PSI)屈服强度 (PSI)洛氏硬度(B 级)密度(公斤/立方米)
不锈钢30490,00040,000888000
铝6061-T645,00040,000602720
铝 5052-H3233,00028,000 2680
铝300322,00021,00020到252730
钢A3658-80,00036,000 7800
钢级 5065,00050,000 7800
黄色黄铜 40,000558470
红色黄铜 49,000658746
 28,000108940
磷青铜 55,000788900
铝青铜 27,000777700-8700
63,00037,000804500
金属强度图表

为什么强度是一个重要因素?

加工不仅仅是获得任何可用的金属; 这是关于使用正确的金属。 要了解一种材料是否适合特定用途,您应该考虑的一个重要因素是它的强度。 了解金属强度将帮助您正确选择。 比较金属强度的最有效方法之一是使用金属强度图表。

强度是一个重要因素,因为它决定了您的机器零件是否能有效地达到其预期目的。 如果使用强度较低的金属代替高强度金属,则结构很容易变形。 例如,重型机器所需的零件需要高强度金属。 在这种情况下,钢或钛通常是该项目的最佳选择。 通常,钢、钛、钨和铬镍铁合金被认为是最强的金属。 因此,它们可用于需要高强度金属的地方。

例如,将低强度金属用于举重起重机的零件只会损害零件的完整性。 这将使它无法用于其预期用途,并会导致公司浪费时间、精力和资源。

此外,金属的强度表明它们在变形或失去形状之前可以承受多大的冲击力。 这决定了由这些金属制成的零件可以使用多长时间。 这非常重要,尤其是在可能受到锤击和碰撞的部件中。

因此,如果您的项目需要合适的金属,强度是您应该考虑的一个重要因素。

结语

在为项目执行选择任何金属之前,首先必须回答两个问题。 第一个问题是金属的用途是什么,第二个问题是金属要承载多少负载。 你可以通过简单的工程计算来回答第二个问题。 计算后,结果将决定哪种金属具有您需要的强度。

您无需购买市场上所有可用的金属来测试一种又一种,然后才能找到强度合适的金属。 您可以参考金属强度图表。 在那里,您会看到不同的金属及其各自的强度,包括钢图表的抗拉强度。

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常见问题

Q: 强度在金属中意味着什么?

答:金属的强度是指金属在不失去其原始形状的情况下抵抗外部压力或力的能力。

Q: 金属的强度和韧性有什么区别?

强度是金属对不可恢复变形(也称为塑性变形)的抵抗力。 另一方面,韧性是金属抵抗断裂的能力。 因此,韧性被测量为导致金属断裂所需的能量。 也就是说,前者是不可逆变形,后者是可逆变形。

Q: 最强的金属是什么?

A: 一般来说,钢、钛、钨和铬镍铁合金被认为是最强的金属。

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