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3金属的常规力学性能.ppt

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3金属的常规力学性能

若干材料中的声波传播速度(m/s) 摆锤冲击试验时的加载速度为4-6m/s 子弹离开枪膛的速度约为1000m/s * 对塑性较好的材料进行弯曲试验时,通常能产生很大的变形,且达不到破坏程度。 对脆性金属的材料来说,静弯曲不存在拉伸和压缩加载时加载偏心或试样歪扭之类困难。 * 之所以采用四方角锥,是针对布氏硬度载荷F和钢球直径D之间须遵循F/D2为定值这一制约关系的缺点而提出来的。采用了四方角锥,当载荷改变时压入角不变,因此载荷可任意选择,这是维氏硬度试验最主要特点。 * 蓝脆是指加热到500℃左右出现冲击值下降的现象(静加载下此温度较低,碳钢约出现在300℃左右),此时表面氧化呈蓝色。蓝脆现象是一种在塑性变形中发生的应变时效过程,所以可称为动态应变时效。 在A1~A3温度区间,钢中为α和γ两相混合组织,冲击值较低,这种现象称为重结晶脆性。 * 1.缺口试样的静拉伸试验 缺口试样的静拉伸试验,用于测定拉伸条件下材料的缺口敏感性,衡量材料在硬性应力状态(α0.5)和应力集中下材料的脆化倾向。 缺口形状强烈地影响缺口敏感性,所以为便于比较,试样缺口形状和尺寸应严格规定。 有时为了和零件的实际工况一致,还采用缺口偏斜拉伸试验。因在试样上有拉伸和弯曲复合作用,缺口截面上应力分布更不均匀,故应力状态更硬,材料更容易显示其脆化倾向。 缺口敏感性指标 * 缺口拉伸试样和缺口偏斜拉伸试验装置 1-试样;2-试验机夹头; 3-垫圈;4-试样螺纹夹头 * 2. 缺口试样静弯曲试验 缺口静弯曲试验也可显示材料的缺口敏感性。缺口弯曲较缺口拉伸应力应变分布不均匀性要大。 缺口弯曲试验及试样 不同材料的缺口弯曲曲线 * 3. 缺口试样冲击弯曲,冲击韧性 在冲击载荷下,由于加载速率大,塑性变形得不到充分发展,故将缺口试样在冲击载荷下进行试验能更灵敏地反映材料变脆倾向。这对一些利用冲击能量来工作的机械,如锻锤、冲床、凿岩机、铆钉枪等的选材与设计有重要意义。 冲击试样的安放 冲击试验原理 1-摆锤; 2-试样 1-摆锤; 2-试样 * ZBC系列全自动摆锤冲击试验机 * ZBC1000系列管材摆锤冲击试验机 * 3.6 冲击韧性与冷脆转变 当环境温度下降时,常用结构钢的切变屈服强度上升,促使脆断倾向增大。因此,对所有可能在低温下服役的结构零件用材料都应当评定材料的这种倾向。不过在光滑试样的静载试验中,这种趋势不够明显,而理论(如力学状态图)和经验(如大量脆性事故的失效分析)都表明,利用缺口试样(造成三向不等拉伸的“硬”性应力状态)进行加载速度很高的冲击试验(使切变屈服强度进一步提高),就可以借助于相应的冲击吸收功的测定来突出这种倾向。正因为这样,冲击试验被广泛应用于评定材料的缺口敏感性和冷脆倾向。此外,由于冲击功或冲击韧性对冶金缺陷和加工质量敏感,因此,冲击试验还可用于评定冶金质量和工艺质量。 * 3.6.1 冲击试验和冲击吸收功 冲击试样以及 冲头、底座尺寸参数 * 冲击拉伸与静拉伸的F-Δl图 * 冲击吸收功 摆锤在冲断试样时失去的能量即为破坏试样所作的功,称为AK 。 标记: AKU 、AKV * 冲击韧性 冲击韧性:用缺口底部横截面SN除相应冲击吸收功AK得到的商值 标记:αKU、αKV * 冲击吸收功的意义 冲击试验中,冲断试样所得到的冲击吸收功,实际上是冲击截面附近材料积所消耗的断裂总功。它由冲断过程中所耗的弹性功、塑性功和撕裂功(裂纹扩展功)三部分组成。 对不同的金属材料,其冲击吸收功AK可以相同,但它们的弹性功、塑性功和撕裂功却可能相差很大。若弹性功所占比例很大,塑性功小,撕裂功几乎为零,则表明材料断裂前塑性变形小,裂纹一旦形成就立即扩展直到断裂,断口必然是呈放射状甚至结晶状的脆性断口。反之,若塑性变形功所占比例大,裂纹扩展的撕裂功也大,则断口是以呈纤维状为主的韧性断口。由此可见,AK值(或αK值)的大小并不能直接反映材料韧或脆的性质,只有其中的塑性功,特别是撕裂功的大小才显示材料的韧性性质。 * 冲击试验的应用 冲击吸收功或冲击韧性值虽然不能直接用于工程计算,但它们对于金属材料的组织结构、冶金缺陷比较敏感,尤其是在测定钢的缺口敏感度方面很有用。因此除用于检验金属材料、进行产品质量控制外,冲击试验在显示材料的各种脆性倾向上很灵敏,如中、低强度结构钢从低温到高温会出现一系列的冲击值下降的脆化现象(见图),按顺序分别是冷脆、蓝脆和重结晶脆性等。 * 钢的几个脆性温度区 * 3.6.2 低温脆性和冷脆转变温度 1. 低温脆性现象 对中、低强度的面心立方金属材料和大部分密排六方金属材料,其冲击值在很宽的工程应用

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