力学试验.doc

常用数据资料一、主要元素的化学符号和密度单位：g/cm3元素名称化学符号密度元素名称化学符号密度银Ag10.5氟F1.11铝Al2.7铁Fe7.87砷As5.73锗Ge5.36金Au19.3汞Hg13.6硼B2.3碘I4.93钡Ba3.5钾K0.86铍Be1.9镁Mg1.74铋Bi9.8铱Ir22.4溴Br3.12锰Mn7.3碳C1.92.3钼Mo10.2钙Ca1.55钠Na0.97镉Cd8.65镍Ni8.9铌Nb8.6磷P1.82钴Co8.8铅Pb11.34铬Cr7.19铂Pt21.45铜Cu8.93镭Ra5铷Rb1.53锶Sr2.6镣Ru12.2钽Ta16.6硫S2.07钍Th11.5锑Sb6.67钛Ti4.54硒Se4.81铀U18.7硅Si2.35钒V5.6锡Sn7.3钨W19.15锌Zn7.17二、常用材料的熔点名 称熔 点/名 称熔 点/灰铸铁1200青铜995铸钢1425纯铜1083钢14001500铝658黄铜950铅327锡232尼龙1010200210镍1452有机玻璃108三、常用材料的密度单位：g/cm3材料名称密度材料名称密度灰铸铁6.67.4铸铝2.552.67球墨铸铁7.3工业镍8.9铸钢7.8锡基轴承合金7.347.75不锈钢7.75铅基轴承合金9.3310.67高速钢8.38.7硬质合金YG13.914.9纯铜材8.9松木0.50.6黄铜8.58.85衬垫板0.9锡青铜8.88.9石棉胶板1.52.0铝板2.73聚氯乙烯1.351.40锻铝2.652.8聚四氟乙烯2.12.2尼龙10101.041.06橡胶0.931.20尼龙1010+1.19水泥1.230%玻纤1.19石墨1.92.1有机玻璃1.18普通玻璃2.52.7普通混凝土2.02.4汽油0.660.75表面粗糙度（GB/T1031-1995）表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷的微观几何形状的尺寸特征。工件加表面的这些微观几何形状误差称为表面粗糙度。一、表面粗糙度的评定参数表面粗糙度国家标准规定，表面粗糙度的评定参数应在轮廓算术平均偏差（Ra）、微观不平度十点高度（Rz）和轮廓最大高度（Ry）项目中选取。国家标准推荐优先选用Ra。有关Ra、Rz、Ry参数的数值如下：1 轮廓算术平均偏差Ra的数值单位：m新国标GB/T1031-1995旧国标GB1031-68表 面 粗 糙 度表 面 光 洁 度Ra级别代号RaRa规定值Ra补充系列值10080，63150805040，32225402520，16.0312.52012.510.0，8.046.3106.35.0，4.053.253.22.5，2.061.62.51.60 1.25，1.070.81.250.80 0.63，0.5080.40.630.40 0.32，0.2590.20.320.20 0.160，0.125100.10.160.10 0.080，0.063110.050.080.050.040，0.032120.0250.040.0250.020，0.016130.0120.020.0120.010，0.008140.0060.012 微观不平度十点高度（Rz）和轮廓最大高度（Ry） 单位：m新国标GB/T1031-1995旧国标GB1031-68表 面 粗 糙 度表 面 光 洁 度Rz或Ry级别代号RzRz规定值Rz补充系列值16001250, 1000800630， 500400320， 2501160320200160， 12528016010080， 63340805040， 32420402520， 16.05102012.510， 8.066.3106.35.0， 4.073.26.33.22.5， 2.081.63.21.61.25， 1.0090.81.60.80.63， 0.5100.40.80.40.32， 0.25110.20.40.20.16， 0.125120.10.20.10.080， 0.063130.050.10.05 0.040， 0.032140.05二、表面粗糙度代（符）号（GB/T131-1993）符号意义基本符号上加一短划，表示表面特征是用去除材料的方法获得的。如车、铣、钻、磨、剪切、抛光、腐蚀、电火花加工等。基本符号上加一小圆，表示表面特征是用不去除材料的方法获得的。如铸、锻、冲、压、热轧、冷轧、粉末冶金等，或者是用于保持原供应状况的表面（包括保持上道工序的状况）。用任何方法获得的表面，Ra的上限值为3.2m用去除材料的方法获得的表面，Ra的上限值为3.2m用不去除材料的方法获得的表面，Ra的上限值为3.2m用去除材料的方法获得的表面，Ra的上限值为3.2m，下限值为1.6m用任何方法获得的表面，Ry的上限值为3.2m用不去除材料的方法获得的表面，Rz的上限值为200m用去除材料的方法获得的表面，Rz的上限值为3.2m，下限值为1.6m用去除材料的方法获得的表面，Ra的上限值为3.2m，Ry的上限值为12.5m三、各级表面粗糙度的表面特征、经济加工方法及应用举例表 面 粗 糙 度表面外观情况获得方法举例应用举例级 别名称新旧1 粗 面明显可见刀痕 毛坯过粗车粗刨粗铣等加工方法所获得的表面 一般的钻孔、倒角、没有要求的自由表面2可见刀痕3微见刀痕4 半 光 面可见加工痕精车、精刨、精铣、刮研和精磨支架、箱体和盖等的非配合面，一般螺纹支承面5微见加工痕箱、盖、套筒要求紧贴的表面，键和键的工作表面6看不见加工痕要求有不精确定心及配合特性的表面，如支架、衬套、带轮工作表面7 光 面可辨加工痕迹方向金刚石车刀精车、精铰、拉刀加工、精磨、珩磨、研磨、抛光要求保证定心及配合特性的表面，如轴承配合表面、锥孔8微辨加工痕迹方向要求能长期保持规定的配合特性，如标准公差为IT6、IT7的轴和孔9不辨加工痕迹方向主轴的定位锥孔，d20mm淬火的精确轴的配合表面10 最 光 面暗光泽面超精磨、研磨抛光、镜面磨保证精确的定位锥面、高精度滑动轴承表面11亮光泽面精密机床主轴颈、工作量规、测量表面、高精度轴承滚道12镜状光泽面精密仪器和附件的摩擦面、用光学观察的精密刻度尺13雾状镜面从标镗床的主轴颈、仪器的测量表面14镜面量块的测量面、坐镗床的镜面轴拉伸试验金属在拉伸时的性能，可以通过金属的拉伸试验来获得，它是属于静负荷作用下金属在简单拉伸时特性的表现。在拉伸试验时它能显示出金属材料在弹性变形和塑性变形时应力与变形应力与变形的情况，以及材料在最大应力下的强度。拉伸试验是目前应用最广的静力试验，它提供给机械制造及其他各种工业设计部门可靠的材料强度的数据，使能合理地使用材料，并从而保证机械及其零件的强度。拉伸试验用以测定金属材料在静负荷作用下的下列机械性能：比例极限：p 弹性极限：e屈伏点：s及0.2 抗张强度（极限强度）：B真正断裂强度：Sk 延伸率：断面收缩率：一、 拉伸试验用公式比例极限p p=PP F0(公斤/平方毫米)；式中PP比例极限的负荷（公斤）；F0试验前试样的横截面积（平方毫米）；弹性极限e e=Pe F0(公斤/平方毫米)；式中Pe弹性极限的负荷（公斤）；屈伏点(物理的)s s=Ps F0(公斤/平方毫米)；式中Ps物理屈伏点的负荷（公斤）；屈伏点(习惯的)0.2 0.2=P0.2 F0(公斤/平方毫米)；式中P0.2习惯屈伏点的负荷（公斤）；抗张强度B B=PB F0(公斤/平方毫米)；式中PB试样断裂前的最大负荷（公斤）；真正断裂强度sk sk=PK Fk(公斤/平方毫米)；式中Pk试样断裂时的负荷（公斤）；Fk试样断裂后细头处的横截面积（平方毫米）；延伸率 =l1-l0 l0100%式中l1试样的标距（计算长度：毫米）；l0断裂后标距的长度（毫米）；断面收缩率 = F1-F0 F0100%= d02-d12 d02100%式中F1试样断裂后细头处的横截面积（平方毫米）；d0试验前试样的直径（毫米）；d1试样断裂后细头处的直径（毫米）；此外测定材料的弹性模数E可用公式：E=Pl0l0F0 式中P负荷的增加量（公斤）；l0试样的标距（毫米）；d1试样断裂后细头处的直径（毫米）；l0受P负荷后试样的伸长量（毫米）；F0试样的原截面积（平方毫米）；试样破断所需要的功（弹性变形）a可用公式：a=A V= A F0l (公斤米/立方厘米)式中A拉伸时拉伸图上的全部面积（公斤-米）；V长为l断面为F0的试样的体积（立方厘米）；二、拉伸试验用试样形状及尺寸1 试样形状按照试样横截面积，试样可分为标准的与比例的两种，见如下表：试样标距l0（毫米）横截面积F0（平方毫米）圆形试样直径d0（毫米）试样倍数的记号标准的长 短200 1003142010 5比例的长 短11.3_ F0任意的任意的10 55.65_ F0注：允许采用标距与直径之比为其它比例关系（如铸钢制品可采用2.5倍试样）。但需在试验证明书中加以注明。试样按横截面形状可分为圆形试样与板形试样两种。 2 试样允许误差范围试样直径标距部分试样允许误差试样标距部分最大最小直径的容许误差直径d0标距l010100.10.20.10.20.020.05注：由铸件加工的试样其直径容许误差可以加倍。3 圆形试样尺寸圆形横截面的比例试样，型1：尺寸：毫米一般尺寸长形试样K=11.3dDD1h试样号数l0lh1L25201510854032251815102824181310625201510851234562502001501008050275220165110885537.53022.515127.540032024016012880一般尺寸短形试样K=5.65K=2.82dDD1h试样号数l0lh1L试样号数l0lh1L25201510854032251815102824181310625201510851K2K3K4K5K6K12510075504025150120906048302520151085250200150100805010507020150注：该种形状的试样适用于具有较大均匀的伸长的金属试验时用，下面所介绍的一种也同样情况。圆形横截面的比例试样，型2：尺寸：毫米一般尺寸长形试样短形试样K=11.3K=5.65dDD1h试样号数l0lh1h2L试样号数l0lh1h2L25201510403225182824181325201510789102502001501002752201651102520151012.5107.554003202401607K8K9K10K125100755015012590602520151012.5107.55275220165110圆形横截面的比例试样，型3：尺寸：毫米一般尺寸长形试样短形试样K=11.3K=5.65dDD1h试样号数l0lh2L试样号数l0lh2L2520151064032251812282418158252015107111213141525020015010027522016511012.5107.5535028021014011K12K13K14K15K12510075503015012090604012.5107.5542251801359050注：这种试样适用于经淬火而伸长较小的钢。圆形横截面的比例试样，型4：尺寸：毫米一般尺寸长形试样短形试样K=11.3K=5.65drDh试样号数l0lh1L试样号数l0lh1L252015108512.5107.5542.53630251513103025201010101617181920212502001501008050275220165110885512.5107.5542.53502902201401168016K17K18K19K20K21K125100755040251501209060483012.5107.5542.5225190145907655.5注：这种试样适用于塑性变形较大的材料。圆形横截面的比例试样，型5：尺寸：毫米一般尺寸长形试样短形试样K=11.3K=5.65dDh试样号数l0lh1L试样号数l0lh1L2520151085373022151286550452520152223242526272502001501008050275220165110885525201510854553602851801449522K23K24K25K26K27K1251007550402515012090604830252015108533036021013010570注：适用于淬火而具有均匀伸长的钢。圆形横截面的比例试样，型6：尺寸：毫米一般尺寸长形试样K=11.3drDD1h试样号数l0lh1L252015108512.5107.5542.53630241614930.425.119.813.211.27.34030251515102829303132332502001501008050275220165110885512.5107.5542.539031024016013590一般尺寸短形试样K=5.65K=2.82drDD1h试样号数l0lh1L试样号数l0lh1L252015108512.5107.5542.53630241614930.425.119.813.211.27.34030251515102829303132332502001501008050275220165110885512.5107.5542.53903102401601359028K29K30K31K32K33K125100755040251501209060483012.5107.5542.52652101651109565一般尺寸长形试样K=2.82drDD1h试样号数l0lh1L252015108512.5107.5542.53630241614930.425.119.813.211.27.340302515151020507010160注：这种试样在试验时容易在试验机上对正中心。4球墨铸铁拉伸试样图5球铁试样铸模图6灰铸铁拉伸试样 7铁铁光谱试样铸模8.板形试样尺寸 板形比例试样，型7： 单位：毫米一般尺寸长形试样 K=11.3长形试样 K=5.65abBhh1试样号数l0lL试样号数l0lL2530401534310330L=l+2h1+2h34K155175L=l+2h1+2h243040153531033035K155175233040153630033036K150175223040153729033037K145175213040153829033038K145175203040153928033039K140175193040154028033040K140175183040154126033041K130175173040154225027042K125125163040154325027043K125125153040154424027044K120120143040154523027045K115115133040154622027046K110110123040154722027047K110110113040154820027048K100100103040154919020049K959593040155018020050K909083040155117020051K858573040155216020052K808063040155315020053K757553040155414020054K707043040155512020055K60603303015569010056K45452303015578010057K4040130301558506058K25250.83030155910011059K5050 板形比例试样，型8：单位：毫米一般尺寸长形试样 K=11.3长形试样 K=5.65abBh试样号数l0lL试样号数l0lL25303060310330L=l+2h60K155175L=l+2h2430306131033061K1551752330306230033062K1501752230306329033063K1451752130306429033064K1451752030306528033065K1401751930306628033066K1401751830306726033067K1301751730306825027068K1251451630306925027069K1251451530307024027070K1201451430307123027071K1151451330307222027072K1101451230307322027073K1101451130307420027074K1001201030307519020075K95120930307618020076K90120830307717020077K85120730307816020078K80120630307915020079K75120530308014020080K70120430308112020081K6012032020829010082K455022020838010083K40501202084506084K25500.820208510011085K5060板状拉伸试验（现用）试样加工图试样图对应的尺寸表单位：毫米abBhLl0l112030601805018022030502008020032030502009020043040502206022053040502207022063040502207522073040502208022083040502208522093040502209022010304050220952201130405022010022012304050220110245133040502451102451430405024511524515304050245120245163040502451252451730405024512524518304050275130275193040502751402752030405027514027521304050275145275223040502751452752330405027515027524304050275155275冲击试验冲击试验的目的是测定材料在动负荷下抵抗冲击力的性能，它能良好地判断材料在动负荷下的质量，并且显示出金属在动负荷下所暴露的缺陷。金属的冲击韧性是指金属材料在破坏试样缺口处（即试样的刻处）所获得的单位面积消耗的功值，它表明金属的强度和塑性，而不表明该时应力的大小。对于在动负荷作用下的金属材料都应该进行冲击试验，以确定材料的动状态下的性能。一、夏比V型缺口试样图二、夏比U型缺口试样图弯曲试验材料的弯曲试验是将断面为圆形的或矩形的试样放在两个支座上，如图所示的任意一种方式，在试样的上部慢慢增加负荷。弯曲试验的目的是用以测定脆性金属，如灰铸铁，经淬火并在低温回火的钢等的机械性能，通过它可以求得材料的弹性系数E，弯曲强度极限bb，和最最大挠度。塑性金属在弯曲时并不发生毁坏，故不能用它测定材料的最大弯曲应力。而脆性金属，如灰铸铁等它能通过弯曲试验测出最大弯曲应力（弯曲强度极根）以及挠度，因此对于脆性金属，弯曲试验比拉力试验的效果更好。一、 弯曲试验用公式及其系数弯曲时强度极限bb可用以下公式计算：bb=Ma Wx（公斤/平方毫米）式中：Ma弯曲时最弯距（公斤-毫米）；Wx抗弯断面系数（mm3）；其中如图a所示，Ma=Pl 4 Wx=d3 32式中：P承受负荷（公斤）；l弯曲支座间的距离（毫米）； d圆柱形试样直径（毫米）； 因此bb也可写成bb=8PL d3bb=KP（公斤/平方毫米），其中K=8l d3 圆柱形试样系数K值表，可见下表。如果弯曲试验时采用图b的形式则计算bb时的最大弯矩Ma应采用公式Ma=Pa 2计算。式中：P承受负荷（公斤）；a支点到最近一个负荷点之间距离（毫米）。对于采用矩形截面的试样在弯曲时其W，用公式Wx=bh2 6式中：b矩形截面的宽（毫米）；h矩形截面的高（毫米）。圆柱形试样系数K值表试样直径（毫米）系数K值试样直径系数K值l=300毫米l=600毫米毫米l=300毫米l=600毫米29.029.129.229.329.429.529.629.729.829.930.00.03130.03100.03070.03040.03010.02980.02950.02920.02890.02860.02830.06260.06200.06140.06070.06010.05950.05890.05830.05770.05720.056630.130.230.330.430.530.630.730.830.931.00.02800.02770.02750.02720.02690.02670.02640.02610.02590.02560.05600.05550.05490.05440.05390.05330.05280.05230.05180.0513二、 弯曲试验用试样形状及尺寸弯曲试验用试样，如试验支座间距在600毫米时，可采用值径30毫米，长680毫米。如支座间距在300毫米时，可采用值径30毫米，长340毫米。的贺柱形试件。不加工状态做弯曲试验时，试样应用砂轮或锉刀将表面个别不平之处除去，然后进行试验。试样不允许有外形的缺陷、砂眼和气孔等内部缺陷。对于铸铁试样可允许使用不加工的毛坯铸铁。1支距600毫米试样图2支距300毫米试样图三、 圆柱形铸铁试样弯曲应力（Mpa）计算表（支距为600毫米）负荷试 样 直 径 （毫米）(千牛顿)29.0 29.1 29.2 29.3 29.4 29.5 29.6 2.94184.24182.28180.32180.32176.4174.44173.463.038190.12188.16186.2186.2182.28180.32179.343.136196195.02192.08192.08188.16186.2184.243.234202.86200.9198.94198.94193.06192.08190.123.332208.74210.7204.82204.82199.92197.961963.43214.62212.66210.7210.7205.8203.84201.883.528220.5218.54216.58216.58211.68209.72207.763.626227.36225.4222.46222.46217.56215.6213.643.724233.24231.28228.34228.34223.44221.48219.523.822239.12237.16234.22234.22229.32227.36225.43.92245243.04241.08241.08235.2233.24231.284.018251.86249.9246.96246.96241.08239.12236.184.116257.74256.76252.84252.84246.96245242.064.214263.62261.66258.72258.72253.82250.88247.944.312269.5267.54264.6264.6258.72256.76253.824.41276.36274.4270.48270.48264.6262.64259.74.508282.24280.28276.36273.42270.48268.52265.584.606288.12286.16283.22279.3276.36274.4271.464.704294.98292.04289.1285.18282.24280.28277.344.802300.86297.92294.98291.06288.12286.16283.224.9306.74303.8300.86297.92294292.04289.14.998312.62310.66306.74303.8300.86296.942945.096319.48316.54312.62309.68306.74303.8299.885.194325.36322.42318.5315.56312.62308.7305.765.292331.24328.3324.38321.44318.5314.58311.645.39337.12335.16331.24327.32324.38320.46317.525.488343.98341.04337.12333.2330.26326.34323.45.586349.86346.92343339.08336.14332.22329.285.684355.74352.8348.88344.96342.02338.1335.165.782361.62358.68354.76350.84347.9343.98341.045.88368.48365.54361.62356.72353.78349.86345.945.978374.36371.42367.5362.6359.66355.74351.826.076380.24377.3373.38368.48365.54361.62358.686.174387.1383.18379.26374.36371.42367.5363.586.272392.98389.06385.14380.24377.3373.38369.46注：对于支距采用300毫米试验时其弯曲应力可仍用上表，惟须将查得的数据减半计算。圆柱形铸铁试样弯曲应力（Mpa）计算表（支距为600毫米）（续）负荷试 样 直 径 （毫米）(千牛顿)29.7 29.8 29.9 30.0 30.1 30.2 30.3 2.94171.5169.54168.56166.6164.64163.66161.73.038177.38175.42173.46171.5170.52168.56166.63.136183.26181.3179.34177.38175.42174.44172.483.234188.16186.2185.22183.26181.3179.34177.383.332194.04192.08190.12188.16186.2185.22183.263.43199.92197.96196194.04192.08190.12188.163.528205.8203.84201.88199.92197.96196194.043.626211.68208.74207.76204.82202.86200.9198.943.724217.56214.62212.66210.7208.74206.78204.823.822222.46220.5218.54216.58213.64211.68209.723.92228.34226.38224.42221.48219.52217.56215.64.018234.22232.26230.3227.36225.4223.44220.54.116240.1237.16235.2233.24230.3228.34226.384.214245.98243.04241.08238.14236.18234.22231.284.312251.86248.92246.96244.02241.08239.12237.164.41257.74254.8251.86249.9246.96245242.064.508262.64259.7257.74254.8252.84249.9247.944.606268.52265.58263.62260.68257.74255.78252.844.704274.4271.46269.5266.56263.62260.68258.724.802280.28277.34274.4271.46268.52266.56263.624.9286.16283.22280.28277.34274.4272.44270.484.998291.06288.12286.16283.22280.28277.34274.45.096296.94294291.06288.12285.18283.22279.35.194302.82299.88296.94294291.06288.12285.185.292308.7305.76302.82299.88295.96294290.085.39314.58310.66