金属硬度冲击韧性疲劳剖析.pptVIP

0 简介 硬度是材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压入或刻划的能力。是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。 1 硬度 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能，一般指材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂的能力。 硬度试验方法分类 工程常见硬度检测实务 钢铁零件表面化学热处理、表面淬火、感应热处理等后硬度检测； 轧辊和钢球的硬度检测； 滚动轴承和滑动轴承零件硬度检测； 钢的淬透性硬度检测； 铸铁的硬度及灰铸铁的相对硬度检测； 齿轮、弹簧、活塞及焊接接头的硬度检测； 金属覆盖层和热涂层硬度检测； 硬质合金和粉末冶金制品的硬度检测； 铝合金板材的硬度检测； 铍青铜材硬度检测；等等。 压头直径（D）及载荷（P）的选择 1 布氏硬度 试样厚度要求： 对于软的材料，试样的厚度至少应为压痕深度的15倍； 对于硬的材料，试样的厚度则至少为压痕深度的7倍。 ?淬火钢球用于测定硬度HBS＜450的金属材料，如灰铸铁、有色金属以及退火、正火和调质处理的钢材等。 硬质合金球用于测定HBW＜650的金属材料。 注意：1.布氏硬度值单位为公斤力/mm2 (N/mm2)； 2.布式硬度上限值HB650，不能高于此值。 1.3布氏硬度优缺点 优点： 1）硬度代表性好，测得的硬度值较准确； 2）试验数据稳定，重现性好，精度高； 3）布氏硬度值与抗拉强度值之间存在较好的对应关系。 缺点： 1）对金属表面的损伤较大； 2）试验过程复杂、费时、误差较大； 需要用显微镜测量压痕直径，然后查表或计算。 洛氏硬度试验条件 洛氏硬度标尺的选择 2.3洛氏硬度计优缺点 优点： 1）操作简单、测量迅速、工作效率高； 2）压痕小，可直接测试成品工件； 3）初试验力的采用，使得试样表面轻微的不平度对硬度值的影响较小； 4）适于在工厂使用，适于对成批加工的成品或半成品工件进行逐件检测； 5）对测量操作的要求不高。 缺点： 由于压痕小，测得的数值不够准确，通常要在试样不同部位测定四次以上，取其平均值为该材料的硬度值。 3维氏硬度 3.3维氏硬度优缺点 优点： 1）压痕是正方形，轻廓清晰，对角线测量准确，精度很高，重复性也很好； 2）测量范围宽广； 3）其硬度值与试验力的大小无关； 4）不存在试验力与压头直径有一定比例关系的约束，不存在压头变形问题。 缺点： 1）其硬度值需要先测量对角线长度，然后经计算或查表确定，故效率不如洛氏硬度试验高。 2）要求较高的试验技术，对于试样表面的光洁度要求较高，通常需要制作专门的试样，操作麻烦费时，通常只在实验室中使用。 2 冲击 受冲击载荷的构件 空间飞行器受陨石的撞击； 炮弹、子弹对装甲的穿透； 飞机降落时起落架与地面的碰撞； 汽车驶过凹坑和凸起； 经受锻造、爆炸焊接、爆炸加工成型的构件；等等。 利用冲击能量来工作的构件 锻锤； 冲床； 凿岩机； 铆钉枪；等等。 2.1 一次冲击试验及性能 夏比冲击试验及冲击韧性 冲击试验的应用 2.2 多次冲击（小能量） 机械工业中有不少机件，如锤杆、凿岩机活塞、钎尾等，往往是工作在承受小能量的多次冲击载荷的情况下，一般总在多次（＞103）冲击后才会断裂，而不是一次或少数几次冲击就断裂的，并且所承受的冲击能量也远小于一次冲击断裂的能量。 试验表明，当试样破坏前承受的冲击次数（N）少于500～1000次，试样的断裂规律与一次冲击相同；当N＞105时，破坏后具有典型的疲劳断口特征，说明是各次冲击损伤累积的结果，不同于一次冲击破坏过程，所以多次冲击抗力不能用AK值简单代替。 强度和塑性对多冲抗力的响应 金属疲劳的概念 一、疲劳断裂的概述 1．定义：零件或材料在交变载荷的长时间作用下，会在应力小于?b（甚至小于?s）的情况下产生裂纹或突然断裂，这种现象称为疲劳断裂。 说明： （1）应力：机械应力和热应力（交变）。交变应力：平均应力：应力幅值：应力循环特征：；当γ＝－1时，为对称循环。 （2）破坏：裂纹和断裂。 很多汽车零件（如曲轴、活塞、缸盖、齿轮、连杆螺栓等）承受交变载荷的作用，经过长时间运行后会发生断裂，在这些断裂中，疲劳断裂占80～90％。 断裂按性质可分为： 1、韧性断裂：断裂前发生明显的塑性变形。 2、脆性断裂：断裂前基本没有发生塑性变形。 3、疲劳断裂： 4、环境介质促进断裂：金属材料在工作环境中，有金属材料敏感的侵蚀介质，使金属工作即使低于屈服