金属材料力学性能测试

金属材料力学性能测试冉春华E-mail:ranchunhua@126.com1编辑ppt目录一、金属材料力学性能简介二、电子万能试验机三、高温电子万能试验机五、低温冲击试验机六、示波冲击试验机四、常温冲击试验机2编辑ppt一、金属材料力学性能简介材料的性能使用性能工艺性能力学性能物理性能化学性能铸造性能锻压性能焊接性能热处理性能3编辑ppt力学性能——材料抵抗各种外加载荷的能力。弹性：弹性形变硬度：抵抗硬物压入的能力强度：抵抗永久变形和断裂的能力疲劳：塑性：塑性变形韧性：塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力静载时动载时刚度：产生弹性变形的难易程度循环应力或循环应变，产生局部损伤，裂纹或突然发生完全断裂的过程4编辑ppt二、电子万能试验机电子万能材料试验机技术指标：最大拉力:100KN预变形：定位移、定拉力拉伸速率：0-120mm/min常用速率：Mg合金——1~3mm/min低碳钢——5~8mm/min主要功能：测试各种材料在常温条件下的拉伸、压缩力学性能。（屈服强度，抗、拉压强度和弹性模量）5编辑ppt

6编辑ppt表1圆形横截面比例试样

7编辑ppt表2矩形横截面比例试样8编辑ppt低碳钢的拉伸力-伸长曲线FesbkLFsFbO屈服弹性变形缩颈断裂塑性变形9编辑ppt1、弹性和刚度弹性：指标为弹性极限

e，即材料承受最大弹性变形时的应力。刚度：材料保持原有形状与尺寸的能力。指标为弹性模量E。弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。

10编辑ppt2、强度与塑性强度：材料在外力作用下抵抗变形与断裂的能力。

屈服强度

s：材料发生微量塑性变形时的应力值。

条件屈服强度

0.2：国标中规定为试样的塑性变形量为试样标距的0.2%时材料所承受的的应力值。抗拉强度

b：材料断裂前所承受的最大应力值。

0.2sF11编辑ppt塑性：材料在外力作用下，产生永久变形而不破坏的性能

指标为：

伸长率：断面收缩率：断裂后拉伸试样的颈缩现象12编辑ppt说明：①用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。②直径d0

相同时，l0

，

。只有当l0/d0

为常数时，塑性值才有可比性。

当l0=10d0

时，伸长率用

10

表示；当l0=5d0

时，伸长率用

5

表示。显然

5>

10③

<5%时，无颈缩，为脆性材料表征

>5%时，有颈缩，为塑性材料表征13编辑ppt弯曲特点：（1）试样形状简单、操作方便。常用于测定铸铁、铸造合金、工具钢和硬质合金等脆性和低塑形材料的强度和显示塑性的差别。（2）弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷。技术指标：最大压力:100KN速率：0-120mm/min14编辑ppt15编辑ppt抗弯强度按下式计算：

σ=M/WM=FL/4(三点弯曲)M=FL/2(四点弯曲)W=πd³/32(圆柱形试样)W=bh²/6(矩形试样，b-宽，h-高)16编辑ppt压缩技术指标：最大压力:100KN预变性：定位移

定压力速率：0-120mm/min17编辑ppt特点：拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性几乎为零，而在压缩时除能产生一定的塑形变形外，常沿与轴线呈45°方向产生断裂，具有切断特征。18编辑ppt金属压力-位移曲线

1-脆性材料2-塑性材料脆性金属材料在拉伸和压缩载荷下的力学行为1-拉伸力-位移2-压力-位移19编辑ppt三、高温电子万能试验机高温电子万能材料试验机技术指标：最大拉力：300KN温度范围：100-200℃200-500℃500-900℃保温时间：样品尺寸确定拉伸速度：0—120mm/min主要功能：测试各种材料在高温条件下的拉伸力学性能。（屈服强度，抗拉强度和弹性模量）20编辑ppt21编辑ppt高温拉伸试样-加引伸计22编辑ppt拉断前拉断后高温拉伸试样-加引伸计23编辑ppt四、常温冲击冲击韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。24编辑ppt25编辑ppt冲击试样本实验采用GB/T229-1994标准规定的10mmx10mmx55mmV型缺口试样26编辑ppt添加实物图Q235-10mmx10mmx55mmV型缺口试样27编辑ppt五、低温冲击冷脆转变温度Tk：由于温度降低造成金属由韧性状态转变为脆性状态的温度。测定Tk的方法：（1）能量法：冲击吸收功降低到某一个具体数值时的温度定为Tk。（2）端口形貌法：端口形貌中纤维区所占面积下降到50%时所对应的温度。28编辑ppt纤维区晶状区剪切唇29编辑ppt六、示波冲击示波冲击试验机30编辑ppt

力特征值：

Fgy-屈服力

Fm-最大力

Fiu-裂纹启裂力

Fa-裂纹止裂力

位移特征值：

Sgy-屈服位移

Sm-最大力位移

Siu-裂纹启裂力