航空材料弹性与弹性比功检测

金属的弹性是金属弹性变形的能力，可用开始塑性变形前的最大弹性应变表示。金属拉伸时，其弹性可用弹性极限所对应的弹性应变e_e表示，如图2-4所示。

金属的弹性比功又称弹性比能或应变能。它是金属吸收弹性变形功的能力，一般用塑性变形前的最大弹性比功表示。图2-4所示应力-应变曲线中阴影区面积的大小，即为金属拉伸时的弹性比功W_e，其表达式为

由式（2-21）可见，要提高材料的弹性比功，途径是提高σ_e或者降低E，由于W_e与σ_e是平方关系，故提高σ_e对提高W_e的作用更明显。常用材料的弹性比功见表2-3。

图2-4 金属拉伸弹性应力-应变曲线(www.xing528.com)

表2-3 常用材料的弹性比功

弹簧是典型的弹性零件，主要起减振和储能驱动的作用，因此弹簧应具有较高的弹性和弹性比功，常用的弹簧因为钢的弹性模量很难改变，故只好用提高弹性极限的办法来提高弹性比功。通常采用合金化、热处理、冷变形强化等方法。例如，硅锰弹簧钢的碳含量为0.5%～0.7%（质量分数），形成足够数量的第二相碳化物，加入Si、Mn以强化铁素体基体，并经淬火加中温回火获得回火托氏体组织，这些都可以有效地提高σ_e。对于较细的弹簧钢丝常采用铅溶等温淬火再加冷拔形变硬化，也采用形变热处理方法。对于仪表弹簧，因要求无磁性，常采用铍青铜和磷青铜制造，这类材料的E值较低而σ_e较高，能保证在较大变形量下仍处于弹性变形状态，称之为软弹簧材料。

必须强调，弹性与刚度是两个不同的概念，弹性表征材料弹性变形的能力，刚度表示弹性变形的抗力。例如，汽车弹簧可能出现以下两种情况：

1）汽车没有满载，弹簧变形已达到最大；卸载后，弹簧完全恢复到原来的状态，这是由于弹簧的刚度不足所造成的。由于弹性模量是对成分、组织不敏感的性能，因此解决这一问题要从加大弹簧尺寸和改进弹簧结构着手。

2）弹簧使用一段时间后，发现弹簧的弓形越来越小，即产生了塑性变形，表现为弹簧的弹性不足，这是由于材料的弹性极限低所造成的。可以用改变钢种、热处理等提高钢的弹性极限的办法来解决。