材料力学性能测试

1、材料力学性能测试分析测试中心，金属材料性能，金属性能主要包括：物理性能，化学性能，工艺性能和机械性能。金属物理性质的概念：金属的物理性质是指物理性质，包括密度、熔点、热膨胀、热导率、电导率等。1.密度是指单位体积金属的质量，用符号表示。M/V m:金属质量(千克)；在机械制造业中，密度小于5.010千克/米的金属通常被称为轻金属；密度大于5.010千克/米的金属被称为重金属。高速运动部件由低密度金属制成。(如果发动机活塞由铝合金制成)2。熔点金属从固态变为液态的温度。易熔金属：低熔点(锡、铅等)。)例如熔丝材料；难熔金属：高熔点的细丝材料(钨、铬等)。)，如白炽灯。3.热膨胀金属受热和冷却时收

2、缩的能力用线性膨胀系数表示。金属材料的特性。导热金属在加热或冷却时可以传导热能。应用实例：高导热材料(铜等)汽车发动机散热器的性能。)用热导率表示。5.导电金属传导电流的能力。用电阻率测量金属电导率的应用实例：电缆(线)大多使用铜和铝；大多数电阻元件是由合金制成的。6.磁性金属磁导率的应用实例：常用金属如发电机和汽车发动机的物理特性、金属材料的特性以及金属化学特性的概念：金属的化学特性是指金属在常温或高温下抵抗各种化学作用的能力。1.耐腐蚀金属抵抗氧气、水蒸气、酸、碱和其他介质侵蚀的能力。提高能力的方法：改变金属材料的成分，涂覆防腐材料等。2.热稳定金属在高温下的抗氧化性。根据不同的工作条件选

3、择不同的材料。金属材料的机械性能金属材料在负载下的抗破坏能力称为机械性能。金属材料的力学性能是零件设计和选材的主要依据。不同的施加载荷特性(如拉伸、压缩、扭转、冲击、循环载荷等)。)将导致金属材料的不同机械性能。常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多重抗冲击性和疲劳极限。1.弹性：弹性是指金属材料在外力作用下会变形，当外力消失时，它具有恢复原来形状的特性。该参数主要由弹性模量(e)表示。e值越大，金属所能承受的外力就越大，不会产生永久变形。如汽车发动机的气门弹簧和离合器弹簧。2.强度：强度是指金属材料在静态载荷下抵抗损伤(过度塑性变形或断裂)的能力。因为载荷以拉伸、压缩、弯曲和剪切

4、的形式作用，所以强度也分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度。各种强度之间往往有一定的关系，抗拉强度通常被用作使用中最基本的强度指标。3.塑性：塑性是指金属材料在负载下产生塑性变形(永久变形)而不损坏的能力。通过伸长和面积收缩来测量。4.硬度：硬度是衡量金属材料硬度的一个指标。目前，生产中最常用的测量硬度的方法是压痕硬度法，它是用一定几何形状的压头在一定载荷下压入被测金属材料的表面，根据压痕的程度来确定其硬度值。常用的方法包括布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。5.疲劳强度：金属材料在长期反复交变载荷下不断裂的最大应力。上述强度、塑性和硬度都是金属在静载荷下的力学性能指标。事实上，许多机器零件在

5、循环载荷下工作，在这种情况下零件会金属材料的疲劳断裂经常会突然发生，这是非常危险的。6.冲击韧性：高速作用在零件上的载荷称为冲击载荷，金属在冲击载荷下抵抗损伤的能力称为冲击韧性。应用实例：发动机活塞、连杆、曲轴等零件在做功冲程中承受很大的冲击载荷；钢板弹簧、齿轮、传动轴和半轴等零件在自动启动、换档和制动过程中将承受巨大的冲击载荷。金属材料的技术特性1。可铸造性(可铸造性)；2.可伪造性；3.可焊性(可焊性)；4.可加工性(可加工性，可加工性)；5.热处理工艺性能：衡量金属材料热处理工艺性能的指标包括导热系数、硬化能力、淬透性、淬火变形、开裂趋势、表面氧化和脱碳趋势、过热和过烧的敏感趋势、晶粒长

6、大趋势、回火特性等。1.加工样品：从产品、压制坯件或铸件上切割坯件，并将它们加工成样品。2.具有恒定横截面积的产品(型材、棒材、线材)和铸造样品不得加工。横截面形状：圆形、方形、环形和矩形。注意样品制备：避免因加工造成样品表面硬化和过热而改变机械性能。机械性能试验-拉伸试验，样品类型，1)棒材样品，2)板材样品，l0=10d0，l0=5d0，3)管样品优选全断面管截面样品，制作塞子或压平夹紧部分。4)铸造样品、5)锻造样品、6)带材(线材)样品、机械性能测试-拉伸测试，其实质是对样品施加轴向张力并测量样品从变形到断裂的各种机械性能。拉伸曲线反映了测试材料的综合性能。主要性能参数有：弹性模量；屈

7、服强度；抗拉强度。断裂后伸长率：面积收缩；根据拉伸断裂前是否发生塑性变形，材料可分为脆性材料和塑性材料。脆性材料在拉伸断裂前不产生塑性变形，而仅产生弹性变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆的塑性变形。机械性能试验-拉伸试验，弹性模量计算方法：1。使用机械伸长计(或光学伸长计)测量拉伸或压缩过程中的应变；2.制作应力应变图；3.拟合线性部分；4.得到的斜率是弹性模量。力学性能试验-拉伸试验根据拉伸断裂前是否发生塑性变形，材料分为脆性材料和塑性材料。脆性材料在拉伸断裂前不产生塑性变形，而仅产生弹性变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆的塑性变形。塑性应变硬化阶段、弹性变形阶段、颈缩变形阶段、微塑

8、性变形阶段、屈服阶段、非弹性阶段、典型拉伸曲线、力学性能试验-拉伸试验、其他典型拉伸曲线、力学性能试验-压缩试验，试样、试样形状和尺寸应保证：1。测试过程中仪表内的均匀单向压缩；2.引伸计测得的变形应等于样品轴上测量截面的变形；3、实验结束前不应损坏末端。规定的非比例压应力、规定的总压应力、屈服点、弹性模量和室温单轴压缩下脆性材料的抗压强度。力学性能试验-弯曲试验，原理：通过三点弯曲或四点弯曲对圆形或矩形截面试样施加弯曲力，一般直至其断裂，并测量其弯曲力学性能。试样的形状和尺寸：圆形截面和矩形截面。1.铸造样品表面粗糙度的Ra值应不超过2um；2.硬质金属试件相邻四边的表面粗糙度应不大于0.4

9、um，四条长边应倒角45度；倒角宽度不应超过0.5毫米；3.薄板试样的宽面应保持原始表面，窄面的粗糙度Ra值不应大于6.3 m。边缘应去毛刺。4.在其他类型样品的长度范围内，表面粗糙度Ra值不得大于0.8 m。样本数量：表：6(阳性和阴性)万能材料试验机、引伸计(2种):1。光学伸长计2。机械保持引伸计(轨距25毫米；50毫米)，装载速度控制：1。位移控制(试验机卡盘的分离率)；2.应变控制；3.应力(载荷)控制。实验夹具，实验室认可的测试能力范围，硬度测试，1。硬度的概念和分类。概念：硬度是指材料对压入表面的另一硬物体的抵抗力，是重要的机械性能之一。它给出了金属材料硬度的定量概念。硬度值越高

10、，金属抵抗塑性变形的能力越强，材料产生塑性变形的难度就越大。2.特点：硬度测试方法简单、易操作、见效快、对零件无损伤，因此应用广泛。测量金属硬度的方法有很多，包括布氏硬度、洛氏硬度、肖氏硬度和维氏硬度。第二，硬度测试的原理最常用的硬度测试方法是压痕法，即将一个很硬的压头以一定的测试力压入金属试样的表面，产生一个压痕，硬度值根据压痕的大小来确定。压痕大，材料较软，硬度值较低；如果压痕小，材料会更硬，硬度值会更高。硬度值不是表征材料的物理常数，它不仅与材料有关，还与测试条件有关，如测试力的大小和压头的类型。因此，不同条件下不同方法测得的硬度值之间只有经验换算，即使是相同的材料。布、洛氏和维氏硬度计

11、的选择，以及广泛的维氏硬度计测试范围(超过几个HV3000HV)。它可以覆盖几乎所有的金属材料，从非常软的金属到非常硬的硬化钢和硬质合金，以及玻璃、矿石、陶瓷、人造金刚石等。布氏硬度计有色金属和大多数钢铁材料。3洛氏硬度计HRA等级：测试钢材料和硬质合金。测试范围约为2088赫拉。HRC级：调质钢、回火钢、硬铸铁、珠光体可锻铸铁和钛合金等。硬度值范围从2070HRC。表面洛氏硬度HR15N、HR30N和HR45N等级：的硬度测试范围相当于HRC，范围从硬低碳钢到高硬度硬化钢。为了补充HRC等级，当样品的硬度满足HRC的测试范围，但厚度不足时，可以使用表面洛氏硬度N等级来代替。根据国家标准，对于

12、金刚石压头的洛氏硬度，试样的厚度应大于压痕深度的10倍。HRB天平：用于测试硬质有色金属和低碳钢，测试范围为20100HRB。罗克韦尔HR15T、HR30T和HR45T表面有刻度：样品的厚度不符合HRB标准。洛氏硬度测试图，深度-小载荷，测量距离(深度)，深度-大载荷，样品表面，洛氏穿透深度，原理：根据图纸分两步将压头(金刚石锥，硬质合金球)压入样品表面。在规定的保持时间后，移除主要测试力，并测量初始测试力下的残余压痕深度h。硬度计压头，洛氏硬度标度，洛氏硬度洛氏硬度测试常用的压头有两种：一种是顶角为120的金刚石锥，另一种是直径为(1。根据金属材料的不同硬度，可以同时使用不同的压头和载荷，其

13、中最常用的有HRA、HRB和HRC。洛氏硬度试验程序，样品要求：厚度：金刚石锥压头：超过10倍的残余压痕深度；球形压头：超过15倍的残余压痕深度。建议表面粗糙度不应大于um. 2。测试通常在10-35的室温下进行。3.样品应稳定地放置在刚性支架上；4.使压头与样品表面接触，并在没有冲击或振动的情况下施加初始测试力；5.从初始测试力到无冲击和振动的总测试力的时间应不少于1秒且不超过8秒。6.总测试力的保持时间为42秒。7.在实验过程中，硬度计很难避免冲击或振动。8.t之间的距离维氏硬度试验、维氏压头几何硬度压痕测量图、D1、D2、维氏硬度试验、维氏硬度试验力范围：1。F49.03 N(5千克):

14、维氏硬度测试2。49.03牛(5公斤)1.961牛(200克):小载荷维氏硬度试验3。1.961N(200g) F 0.09807N(10g):显微维氏硬度试验的维氏硬度计计算公式D2 D2=1854.4 P/D2 HV:维氏硬度值P:试验力，gf As:压痕表面积，mm2:压痕相对面之间的夹角，1360d: d=(D1D2)/2，两组压痕对角线的平均值，m，维氏硬度试验，合金元素偏析对H13热作工具钢回火马氏体硬度的影响： 浅色部分的垂直方向为571 HV，深色部分为525 HV，显微结构的鉴定，维氏硬度试验，HV与试验力和压痕对角线长度的关系，压痕对角线测量误差对HV值的影响，对角线长度控

15、制在视场的5%-25%，维氏硬度试验程序，1。 样品或测试层的厚度建议抛光样品。2.测试通常在10-35的室温下进行；3.样品应稳定地放置在刚性支架上；4.使压头与样品表面接触，并垂直于测试表面施加测试力。施力过程中不应有冲击和振动。5.测试力的保持时间为10-15秒。6.在实验过程中，硬度计很难避免冲击或振动。7.两个相邻压痕中心之间的距离至少应为铜和铜合金压痕对角线长度的3倍；对于轻金属、铅、锡和它们的合金，它应该至少是压痕对角线长度的6倍。任何压痕中心和样品边缘之间的距离至少应为铜和铜合金压痕对角线长度的2.5倍；对于轻金属、铅、锡和它们的合金，它应该至少是压痕对角线长度的3倍。如果相邻压痕的尺寸不同，压痕间距应由较大的压痕决定。8.平面上压痕的两条对角线长度之差不得超过对角线平均长度的5%。如果超过，应在实验报告中指出。布氏硬度