金属的机械性能及其测量方法

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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：,L,0,=,10,d,0,短试样：,L,0,=,5,d,0,拉伸试样,(GB/T228-2002),圆形拉伸试样的外形尺寸,do,D,R,h,一般,D,螺纹,D,一般,R,螺纹,R,一般,h,螺纹,h,25,45,M36,5,12.5,30,40,20,34,M30,5,10,25,30,15,28,M24,4,7.5,20,25,10,16,M16,4,5,10,15,8,13,M14,3,4,10,15,6,12,M12,3,3.5,10,12,5,11,M9,3,3.5,10,10,圆形拉伸试样标距,L,0,内的允许偏差,公称直径,d,0,L,0,d,0max,-d,0min,10,0.1,0.1,0.02,10,0.2,0.1,0.05,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,L,F,0,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,F,s,A,0,s,=,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,F,0.2,0.2%,L,0,F,0.2,A,0,0.2,=,计算公式,:,b,=,F,b,A,0,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,(,),l,1,-l,0,l,0,100%,=,l,1,试样拉断后的标距,(mm),l,0,试样的原始标距,(mm),断面收缩率,(),S,0,-S,1,S,0,=,100%,S,0,试样原始横截面积,(mm,2,),S,1,颈缩处的横截面积,(mm,2,),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,:,A,k,=,GH,1,-GH,2,=G,(,H,1,-H,2,),试样被冲断过程中吸收的能量即冲击吸收功,(,A,k,),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,(,a,k,):,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,=,P,A,凹,=,2,P,D,D,-（,D,-,d,）,布氏硬度,1.,原理,:,2,.,应用,:,测量比较软的材料。,测量范围,:,HBS450,、,HBW650,的金属材料,检测面表面粗糙度,:,Ra0.8,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,:,加初载荷,加主载荷,卸除主载荷,读硬度值,洛氏硬度,2.,应用范围,:,常用洛氏硬度标度的试验范围,2067,1500N,120,金刚石圆锥体,HRC,25100,1000N,1.588mm,钢球,HRB,6085,600N,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。,HV=0.1891,F,d,2,2,.,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,类别,检验项目,硬 度,机械性能,100%,100%,从每个制件余量上截取试样,100%,同熔炼号的每热处理炉次抽查制件或试样,大制件按熔炼号或按同熔炼号的热处理炉批抽查制件或试件,(,以,大,表示,),100%,不检验,10%,不检验,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,无法检验硬度的,、,类制件热处理后,每热处理炉次从同熔炼号的制件中取一定数量的制件或,随炉试样,检验硬度,;,无法检验硬度的,、,类热处理后,从每热处理炉次或热处理批次的制件中取,1,2%(,不少于,2,件,),或随炉试样检验硬度,