CWI培训课件--第六章金属的特性和破坏性试验第六单元.ppt

第六单元 金属的特性和破坏性试验 中国检验认证集团陕西有限公司 美国焊接学会（AWS）认可CWI培训机构 联系电话网址：/training_CWI.html AWS官网信息：/certification/inter_contact_schedule.html,一、金属的机械性能 2 二、金属的化学性能 7 三、破坏性试验 12 四、概述 27,一、金属的机械性能,我们将讨论金属的一些重要的机械性能；这里的讨论限于以下五种性能： 强度 延展性 硬度 韧性 疲劳强度 1.强度 强度 :“材料能够承受所加载荷的能力”。,有很多种强度，每一种都取决于这一载荷是如何施加到材料上的，如:拉伸强度，剪切强度，抗扭强度，冲击强度和疲劳强度。 拉伸强度 被描述为当金属承受张力或拉力载荷而不失效的能力。 拉伸强度通常以两种不同方式描述。所用的术语是最大的拉伸强度和屈服强度。,p4of29图6.2一些金属的机械性能,延展性,延展性是材料在承受载荷而没有失效情况下变形或伸长的能力。 它可能影响到金属在受载下是慢慢失效还是突然失效。如果金属有高的延展性，它通常会慢慢地断裂。 金属的延展性直接与其温度有关。当温度上升时，金属的延展性会增加。当温度下降时，延展性会减小。 具有高延展性的金属可以称为韧性材料，低延展性金属可称为脆性材料。 轧制金属，在材料的横向，相对于轧制方向的性能，强度要降低30%，延伸性要减少50%。在厚度方向，其强度和延伸性甚至更低。 上述所涉及的三个方向的每一个都分配了一个识别字母。轧制方向是X，横向是Y，厚度方向是Z。,硬度,它被定义为一材料抵抗压痕或侵入的能力。 对于碳钢，硬度和强度是直接相关的。当强度增加，也硬度随之增加，反之亦然。,P5of29图6.4所示是通常使用的硬度试验的压头以及产生的压痕形状,韧性,韧性是材料光滑无缺口时吸收能量的能力。金属的韧性是在某温度下确定的。没有试验温度的韧性值几乎是无意义的。 金属韧性是可以用应力应变曲线下的面积的计算来确定，如P5of29图6.5所示。 在测定金属韧性的试验中，通常要确定的是金属从韧性转为脆性的温度。该温度被称为金属的脆性转变温度。 大部分试验是将金属在某一温度时施加冲击载荷。常用的缺口韧性或冲击试验包括夏比试验，落锤无延性转变温度试验，爆破试验，动态撕裂以及裂纹尖端张开位移试验（CTOD）。,疲劳强度,金属的疲劳强度定义为金属在重复载荷下抵御失效的必要强度。 通常疲劳试验是以拉伸施加应力，然后再在以同样的量压缩，如此循环反复。这种试验称为反向弯曲试验。当所施加的最大的应力增加，所需的产生失效的循环次数减少。 如果试验是在各种应力下进行的，那么就可以作出S-N曲线，如P6of29图6.7所示。S-N曲线是用图来描述在各种应力下产生疲劳失效所需要的循环次数。,P6of29图6.7钢和铝典型S-N曲线,这些曲线显示了钢有明确的疲劳极限，但铝的曲线并没有明确的疲劳极限。 疲劳极限是指无论载荷施加了多少个循环次数，金属不出现失效的最大应力。 对于钢，只要应力保持在疲劳极限下，可以无限地维持。碳钢的疲劳强度常常大约等于其拉伸强度的一半。,焊缝表面的不连续，如咬边，焊瘤，加强高过大或凸面都对焊件的疲劳强度有影响。 焊缝内部的不连续也能造成疲劳失效，那些在表面上的不连续更让人忧虑。因为表面的不连续比内部的不连续更快地导致疲劳失效。,二、金属的化学性能,1.合金 钢的合金划分为三个分类：普通碳钢，低合金钢和高合金钢。 普通碳钢 它的基本元素为铁，但还含有少量的碳，锰，磷，硫和硅。含碳量对钢的性能有最大的影响。P8of29图6.11(参见下页)所示的是含碳量和普通碳钢的一些特性。,P8of29图6.11 普通碳钢的种类,普通名字 碳含量 应用 可焊性 工业纯铁 最大0.03% 镀锌和深度引长薄板 非常好 和板条 低碳钢 最大0.15% 焊条，各种形状的板， 非常好 薄板和板条 低碳钢 0.15%-0.30% 各种结构形状的板和条 好 中碳钢 0.30%-0.50% 机器零部件 中等（预热 和经常要求 后热） 高碳钢 0.50%-1.00% 弹簧，模具，铁轨 低（没有适 当的预热和 后热很难接）,低合金钢 它包含非常少量的另一些元素，如镍，铬，锰，硅，钒，钶，钼和硼。 这些元素的不同含量能够引起在机械性能上的显著不同。这些低合金钢一般分为高强度低合金结