金属材料力学性能检测的基础知识普及

1.1测试方法和条件

为了确切表征金属材料在使用(服役)条件下所表现的行为,力学性能测试条件应尽量接近实际工作条件。除普通金属力学性能测试（利用试样进行力学性能测试）外，近年来又发展出模拟试验，即应用机件模型，甚至使用真实机件，在模拟机件真实工作条件下进行力学试验。通过这种试验所得到的力学性能（使用性能）判据，能更真实反映工作条件下金属的性能，具有重大的工程实际意义。但是，模拟试验一般缺乏普遍性，应用受到限制。然而根据具体情况，进行部分模拟服役条件的力学性能测试还是十分必要的。

试验设备、试样形状、尺寸和加工方法、加荷速率、温度、介质等，均影响金属力学性能测试结果。只有采用相同的试验方法标准和测试规程，才能保证金属力学性能测试结果的可靠性和可比性。正确选择和执行标准，是确保金属力学性能测试质量的首要条件。

1.2测试内容

金属的力学性能是研究金属在力的作用下所表现的行为和发生的现象。由于作用力特点（如力的种类、施力方式和应力状态等）和受力状态所处环境的不同，金属在受力后表现出各种不同的力学性能（如弹性、塑性、韧性和强度等）。金属的力学性能的好坏，通常用力学性能判据来表征，如抗拉强度 σb、伸长率δ、冲击韧度aK、疲劳极限σr等。

金属制件的服役条件极端复杂，因而，金属力学性能测试条件也是复杂而多样的。试验过程需要考虑的参数很多，常用的有：

①温度：室温、高温、低温和按照一定规律变化的温度；

②应力：拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切、复合应力、按一定规律变化的应力和随机应力等；

③应变：轴向、径向、表面、弹性、塑性、总应变；

④环境：空气、真空、控制气氛、腐蚀介质、海水、水蒸气、高压、腐蚀、核辐照等；

⑤加荷速率（或应变速率）：低速、中速、高速、超低速、超高速等；

⑥应力(或应变)循环频率： 低频、中频、高频、超低频、超高频等；

⑦时间： 瞬间、短时、长时、超短时、超长时；

⑧试样的尺寸和形状： 一般、特小、特大、棒状、板状、管状、丝状、薄膜、环形、C形、特殊形状、带缺口、带预制裂纹或缺陷、模型、实物等。

根据上述参数，普通力学性能试验项目主要包括:抗拉试验、冲击试验、硬度试验、疲劳试验、蠕变试验(持久强度和应力松弛试验)、断裂韧性试验、抗压试验、抗弯试验、抗扭试验、抗剪试验、耐磨试验、金属工艺试验（如杯突、扩口、反复弯曲、钢管压扁、钢丝缠绕试验等）等。