知识资料缺口试样静载荷试验、硬度

第五节、缺口试样静载荷试验一、缺口效应：缺口试样在弹性状态下的应力分布（区别于光滑试样）圆孔及椭圆孔应力分布理论应力集中系数

（TheoreticalStress-concentrationfactor）：理论应力集中系数与材料无关，只取决于裂纹的尺寸（分别计算椭圆孔和圆孔）平面应力状态（薄板缺口拉伸）：平面应变状态（厚板缺口拉伸）：缺口的存在使得：产生应力集中或局部应力升高；改变缺口附近局部区域的应力状态；应力状态的改变导致缺口附近应力状态软性系数下降；直接的后果导致在缺口根部最大纵向应力的作用下断裂，低于光滑试样的抗拉强度。2、缺口试样在塑性状态下的应力分布

在塑性状态下，由于缺口的存在出现了三向应力状态，并产生应力集中，试样的屈服应力比单向拉伸时高，产生了“缺口强化”现象。第二、缺口使塑性材料的强度增高，塑性降低。二、缺口试样静拉伸试验：测量缺口敏感度NSR三、缺口试样静弯曲试验：测量断裂功或Fmax/F1第六节硬度Hardness一、金属硬度的意义及硬度试验的特点硬度是表征材料软硬程度的一种指标；按照试验方法分三种类型threegeneraltypes硬度的物理意义

硬度的物理意义随着实验方法的不同而不同。划痕硬度主要表征材料对切断的抗力；压痕硬度表征材料抵抗塑性变形和应变硬化的能力；冲击硬度（回跳法）主要表征材料弹性变形功的大小。

硬度Hardness压痕硬度

IndentationHardness布氏硬度

Brinellhardness

梅氏硬度

Meyer

hardness维氏硬度

Vickershardness

洛氏硬度

Rockwellhardness（美国广泛使用）肖氏硬度

Shorehardness

冲击硬度

Reboundordynamichardness二、硬度试验

（主要介绍压痕硬度）布氏硬度试验

BrinellHardness国家标准GB6270-86《金属布氏硬度实验法》，范围：<450HB(650HB)用直径D的钢球或硬质合金球为压头，施以一定的试验力F（Kg或N：通常硬质合金为3000kg，软质材料为500kg），将其压入试样表面并停留一段时间t（黑色金属10-15s，有色金属30s，<35HBS的软材料为60s），卸除试验力后以试样表面残留压痕进行计算

（2-10）注意：（1）HBS表示用淬火钢球，适用于硬度值在450以下的材料，HBW表示用钨合金钢球，适用于硬度值在450以上的材料；（2）为了使用非标准的压入力和非标准的钢球，使得所测量的硬度与标准测量方法的数值具有可比性，必须做到几何相似性Fig.2-19（即保证压痕压入角保持不变）。布氏硬度试验的比值的选择（3）布氏硬度试验时，用直径较大的压头，可保证在较大的压痕面积下获得各组成相的平均性能；（4）布氏硬度试验的缺点：不利于自动检测。洛氏硬度试验

RockwellHardness以测量压痕深度表示材料的硬度（用HR表示），在实际中应用最为广泛的一种测试方法（美国广泛采用此方法），范围：可以测量任何硬度。两种压头：圆锥角，金刚石压头；一定直径的小淬火钢球压头。洛氏硬度试验

RockwellHardness测试标准：GB/T230-91《金属洛氏硬度试验方法》GB/818-79《金属表面洛氏硬度试验方法》（已经修正）计算公式：（2-11）k=0.2mm使用的金刚石压头；k=0.26mm淬火小钢球压头。测试方法：Fig.2-20洛氏硬度试验过程示意图

洛氏硬度标尺（测量普通试样，9种标尺）

测量薄膜的硬度方法（6种标尺）可以用来测量极薄试样、渗氮层以及金属镀层的硬度，见下表2-4测量高分子材料的实验方法高分子材料，即使在室温下，它的变形中与时间相关部分通常比金属材料大得多，所以，在进行洛氏硬度试验时，应该有足够的保持载荷的时间。维氏硬度试验

Vicker’shardness布氏硬度：<450(650)HB，洛氏硬度：任何硬度（不同的硬度范围使用不同的标尺，不能进行直接比较和换算），引入维氏硬度。维氏硬度的测试原理与布氏硬度基本相似，也是根据压痕单位面积所承受的载荷来计算硬度值的，所不同的是维氏硬度所用的压头是两相对面夹角为136度的金刚石四棱锥体，如下图所表示。由于采用金刚石四棱锥体压头，该试验也称为diamond-pyramidhardnesstest，其数值称为diamond-pyramidhardnessnumber(DPH)或者Vickershardnessnumber(VHN,orVPH)，DPH数值可以从很软的金属（DPH=5）到很硬的物质（DPH=1500）连续进行测量。维氏硬度试验压头及压痕图维氏硬度

测试标准：GB4340-84《金属维氏硬度试验方法》GB5030-85《金属小负荷维氏硬度试验方法》（表面硬度）GB/T4342-91《金属显微硬度试验方法》维氏硬度试验力范围：49.03—98.07N(5—10kgf)，测量时在预计材料硬度的基础上，选用较大的试验力，减少印痕检测误差。硬度符号与试验力测定薄件（金属箔）或薄膜硬度时，所选择负荷应使试样或渗层厚度大1.5d。通常，0.05mm左右的渗氮层和0.05—0.1mm的渗碳层，采用以采用49.03—98.