金属的机械性能及其测量方法.ppt

大家好 课题一 金属的机械性能及其测量方法 定义 指金属在静载荷作用下 抵抗塑性变形或断裂的能力 应用 强度是机械零件 或工程构件 在设计 加工 使用过程中的主要性能指标 特别是选材和设计的主要依据 一 强度 1 强度的概念 拉伸试样 GB T228 2002 力 伸长曲线 以低碳钢试样为例 拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线 应力应变曲线 一 强度 2 强度的测定 拉伸实验 长试样 L0 10d0短试样 L0 5d0 拉伸试样 GB T228 2002 圆形拉伸试样的外形尺寸 圆形拉伸试样标距L0内的允许偏差 弹性变形阶段屈服阶段强化阶段颈缩现象 力 伸长曲线 力 伸长曲线 脆性材料的拉伸曲线 脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象 屈服点 在拉伸试验过程中 载荷不增加 试样仍能继续伸长时的应力 用符号 s表示 对于无明显屈服现象的脆性材料 其屈服点为试样卸除载荷后 其标距部分的残余伸长率达到试样标距长度的0 2 时的应力 用符号 0 2表示 抗拉强度 材料在断裂前所能承受的最大应力 用符号 b表示 一 强度 3 强度指标 屈服点 应用 s和 0 2常作为零件选材和设计的依据 脆性材料的屈服点 L F 0 F0 2 计算公式 抗拉强度 应用 脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据 计算公式 应力 应变曲线图 1 定义 金属材料断裂前发生永久变形的能力 2 衡量指标 伸长率 试样拉断后 标距的伸长与原始标距的百分比 断面收缩率 试样拉断后 颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比 二 塑性 伸长率 l1 试样拉断后的标距 mm l0 试样的原始标距 mm 断面收缩率 S0 试样原始横截面积 mm2 S1 颈缩处的横截面积 mm2 1 定义 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力 2 冲击试样3 冲击试验原理及方法 三 韧性 计算公式 Ak GH1 GH2 G H1 H2 试样被冲断过程中吸收的能量即冲击吸收功 Ak 等于摆锤冲击试样前后的势能差 试验过程如图所示 冲击韧度 ak 冲击吸收功除以试样缺口处截面积 冲击试验原理及方法 1 布氏硬度 原理 应用 优缺点 实验 2 洛氏硬度 原理 应用 优缺点 实验 四 硬度 3 维氏硬度 原理 应用 优缺点 实验 布氏硬度 1 原理 2 应用 测量比较软的材料 测量范围 HBS 450 HBW 650的金属材料 检测面表面粗糙度 Ra 0 8 试件或零件的最小厚度 10d 压痕中心应距试样边缘的距离 5d 布氏硬度 3 优缺点 压痕大 测量准确 但不能测量成品件 4 实验 录像 布氏硬度 1 原理 洛氏硬度 2 应用范围 常用洛氏硬度标度的试验范围 20 67 1500N 120 金刚石圆锥体 HRC 25 100 1000N 1 588mm钢球 HRB 60 85 600N 120 金刚石圆锥体 HRA 洛氏硬度 硬质合金 碳化物 表面淬火钢 硬化薄钢板 铜合金 退火钢 铝合金 可锻铸铁 淬火钢 冷硬铸铁 珠光体 可锻铸铁 钛合金 优点 操作简便 迅速 效率高 可直接读出硬度数值 主要用于测量成品件及高硬度的材料 缺点 压痕小 当材料内部组织不均匀时 硬度数值波动较大 需在不同部位测试多次 再取其平均值 3 优缺点 洛氏硬度 4 实验 录像 洛氏硬度 1 原理 维氏硬度 维氏硬度试验原理与布氏硬度试验原理相似 区别在于维氏硬度的压头是两相对面夹角为136 的正四棱锥金刚石 试验时 在规定试验力F的作用下 压头压入试件表面 保持一定时间后 卸除试验力 测量压痕两对角线长度 求其平均值d 用以计算出压痕表面积 单位压痕表面积所承受试验力的大小即为维氏硬度值 用符号HV表示 2 应用 测量金属镀层 薄片材料和化学热处理后的表面硬度 维氏硬度 3 优缺点 优点 试验力小 压痕深度浅 轮廓清晰 数字准确可靠 试验力可在很大范围内选择 49 03 980 8N 可测量从很软到很硬的材料 缺点 操作缓慢 效率低 对试样表面质量要求较高 五 热处理零件的质量检验类别 表1最终热处理各类制件硬度和机械性能检验 热处理制件检验类别 热处理制件检验类别 注意 对于图样中只注有拉伸强度要求者 热处理后 允许用硬度检验代替 用作制造小制件的棒材或管材等热处理后 应100 检验硬度 长度大于500时 一般应在两端检验硬度 无法检验硬度