金属材料力学性能测试.ppt

1、金属材料力学性能测试,冉春华 E-mail:,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,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,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

2、断裂的过程,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13mm/min 低碳钢58mm/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）,表1 圆形横截面比例试样,表2 矩形横截面比例试样,低碳钢的拉伸力-伸长曲线,1、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

3、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。,2、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。,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,说明： 用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。 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=10

4、d0 时，伸长率用10 表示； 当l0=5d0 时，伸长率用5 表示。 显然5 10 5% 时，有颈缩，为塑性材料表征,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/min,抗弯强度按下式计算： =M/W M=FL/4(三点弯曲) M=FL/2(四点弯曲) W=d/32(圆柱形试样) W=bh/6(矩形试样， b-宽，h- 高),压缩,技术指标： 最大压力:100KN 预变性：定位移 定压力 速率

5、：0-120mm/min,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。,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,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：0120mm/min 主要功能：测试各种材料在高温条件下的拉伸力学性能

6、。（屈服强度，抗拉强度和弹性模量）,高温拉伸试样-加引伸计,拉断前,拉断后,高温拉伸试样-加引伸计,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)。,冲击试样,本实验采用GB/T229-1994标准规定的10mmx10mmx55mmV型缺口试样,添加实物图,Q235-10mmx10mmx55mmV型缺口试样,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。,纤维区,晶状区,剪切唇,六、示波冲击,示波冲击试验机,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