金屬材料特質(zhì)

2.1疲勞

許多機械零件和工程構(gòu)件，是承受交變載荷工作的。在交變載荷的作用下，雖然應(yīng)力水平低于材料的屈服極限，但經(jīng)過長時間的應(yīng)力反復(fù)循環(huán)作用以后，也會發(fā)生突然脆性斷裂，這種現(xiàn)象叫做金屬材料的疲勞。金屬材料疲勞斷裂的特點是：（1）載荷應(yīng)力是交變的；（2）載荷的作用時間較長；（3）斷裂是瞬時發(fā)生的；（4）無論是塑性材料還是脆性材料，在疲勞斷裂區(qū)都是脆性的。所以，疲勞斷裂是工程上常見、危險的斷裂形式。

金屬材料的疲勞現(xiàn)象，按條件不同可分為下列幾種：

（1）高周疲勞：指在低應(yīng)力（工作應(yīng)力低于材料的屈服極限，甚至低于彈性極限）條件下，應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在100000以上的疲勞。它是常見的一種疲勞破壞。高周疲勞一般簡稱為疲勞。

（2）低周疲勞：指在高應(yīng)力（工作應(yīng)力接近材料的屈服極限）或高應(yīng)變條件下，應(yīng)力循環(huán)周數(shù)在10000~100000以下的疲勞。由于交變的塑性應(yīng)變在這種疲勞破壞中起主要作用，因而，也稱為塑性疲勞或應(yīng)變疲勞。

（3）熱疲勞：指由于溫度變化所產(chǎn)生的熱應(yīng)力的反復(fù)作用，所造成的疲勞破壞。

（4）腐蝕疲勞：指機器部件在交變載荷和腐蝕介質(zhì)（如酸、堿、海水、活性氣體等）的共同作用下，所產(chǎn)生的疲勞破壞。

（5）接觸疲勞：這是指機器零件的接觸表面，在接觸應(yīng)力的反復(fù)作用下，出現(xiàn)麻點剝落或表面壓碎剝落，從而造成機件失效破壞。

2.2塑性

塑性是指金屬材料在載荷外力的作用下，產(chǎn)生 變形（塑性變形）而不被破壞的能力。金屬材料在受到拉伸時，長度和橫截面積都要發(fā)生變化，因此，金屬的塑性可以用長度的伸長（延伸率）和斷面的收縮（斷面收縮率）兩個指標來衡量。

金屬材料的延伸率和斷面收縮率愈大，表示該材料的塑性愈好，即材料能承受較大的塑性變形而不破壞。一般把延伸率大于百分之五的金屬材料稱為塑性材料（如低碳鋼等），而把延伸率小于百分之五的金屬材料稱為脆性材料（如灰口鑄鐵等）。塑性好的材料，它能在較大的宏觀范圍內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，并在塑性變形的同時使金屬材料因塑性變形而強化，從而提高材料的強度，保證了零件的使用。此外，塑性好的材料可以順利地進行某些成型工藝加工，如沖壓、冷彎、冷拔、校直等。因此，選擇金屬材料作機械零件時，必須滿足一定的塑性指標。

當不銹鋼管表面出現(xiàn)褐色銹斑（點）的時候，人們大感驚奇：認為 “不銹鋼是不生銹的，生銹就不是不銹鋼了，可能是鋼質(zhì)出現(xiàn)了問題”。 其實，這是對不銹鋼缺乏了解的一種片面的錯誤看法。不銹鋼在一定的條件下也會生銹的。

不銹鋼具有抵抗大氣氧化的能力——即不銹性，同時也具有在含酸、堿、鹽的介質(zhì)中乃腐蝕的能力——即耐蝕性。但其抗腐蝕能力的大小是 隨其鋼質(zhì)本身化學(xué)組成、加護狀態(tài)、使用條件及環(huán)境介質(zhì)類型而改變的。如304鋼管，在干燥清潔的大氣中，有 優(yōu)良的抗銹蝕能力，但將它移到海濱地區(qū)，在含有大量鹽份的海霧中，很快就會生銹了；而316鋼管則表現(xiàn)良好。因此，不是任何一種不銹鋼，在任何環(huán)境下都能耐腐蝕、不生銹的。

不銹鋼是靠其表面形成的一層極薄而堅固細密的穩(wěn)定的富鉻氧化膜（防護膜），防止氧原子的繼續(xù)滲入、繼續(xù)氧化，而獲得抗銹蝕的能力。一旦有某種原因，這種薄膜遭到了不斷地破壞，空氣或液體中氧原 子就會不斷滲入或金屬中鐵原子不斷地析離出來，形成疏松的氧化鐵，金 屬表面也就受到不斷地銹蝕。這種表面膜受到破壞的形式很多，日常生活中多見的有如下幾種：

1、不銹鋼表面存積著含有其他金屬元素的粉塵或異類金屬顆粒的附 著物，在潮濕的空氣中，附著物與不銹鋼間的冷凝水，將二者連成一個 電池，引發(fā)了電化學(xué)反應(yīng)，保護膜受到破壞，稱之謂電化學(xué)腐蝕。 

2、不銹鋼表面粘附有機物汁液（如瓜菜、面湯、痰等），在有水氧 情況下，構(gòu)成有機酸，長時間則有機酸對金屬表面的腐蝕。 

3、不銹鋼表面粘附含有酸、堿、鹽類物質(zhì)（如裝修墻壁的堿水、石 灰水噴濺），引起局部腐蝕。 

4、在有污染的空氣中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大氣 ），遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液點，引起化學(xué)腐蝕。 

所以，為確保金屬表面 光亮，不被銹蝕，建議： 

1、必須經(jīng)常對裝飾不銹鋼表面進行清潔擦洗，去除附著物，引發(fā)修飾的外界因素。 

2、海濱地區(qū)要使用316材質(zhì)不銹鋼，316抵抗海水腐蝕的能力高與其它材質(zhì)的不銹鋼。 

316材質(zhì)不銹鋼（18Cr-12Ni-2.5Mo），因添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好，可在苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu)（無磁性）。 

應(yīng)用于海水里用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料等生產(chǎn)設(shè)備；照像、食品工業(yè)、沿海地區(qū)設(shè)施、繩索、CD桿、螺栓、螺母等。

304材質(zhì)（18Cr-8Ni），作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強度和機械特性；沖壓、彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象（無磁性，便用溫茺-196℃～800℃）。

應(yīng)用于 家庭用品（1、2類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸），汽車配件（風(fēng)擋雨刷、消聲器、模制品），醫(yī)療器具，建材，化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件等。