第2讲：2学时.ppt

第二讲：2学时 目的要求：1、掌握常用硬度的测试方法和适用范围 2、掌握冲击韧性、疲劳强度的概念及衡 量指标 重点难点：1、布氏硬度的测试方法及适用范围 2、洛氏硬度的测试方法及适用范围 3、冲击韧性和疲劳强度 第二节 硬 度 硬度是材料抵抗局部变形的能力。 硬度是综合性能指标，硬度测量简便迅速，不破坏零件。 一、布氏硬度 原理：用一定直径的球体（淬火钢球或硬质合金球）以相应的试验力压入待测材料表面，保持规定时间并达到稳定状态后卸除试验力，测量材料表面压痕直径，以计算硬度的一种压痕硬度试验方法。 HBS（HBW） = F/A = 0.102×2F/πD[D - (D2-d2)1/2] 采用淬火钢球时，记为 HBS 采用硬质合金钢球时，记为 HBW 布氏硬度特点： 优点：测量数值稳定，准确 缺点：操作慢，不适用批量生产和薄形件 应用：铸铁，有色金属；退火、正火、调质处理钢 当HBS450时有效，（HBW450-650） 当测试压头为淬火钢球时，只能测试布氏硬度小于450的材料，以HBS表示 当测试压头为硬质合金时，可测试布氏硬度为450~650的材料，以HBW表示 在测定材料的布氏硬度时，应根据材料的种类和试样的厚度，选择球体材质、球体直径D、施加栽荷P和载荷保持时间等 解释含义：150HBS10/10000/30， 500HBW5/7500 二、洛氏硬度 原理: 用金刚石圆锥或淬火钢球，在试验力的作用下压入试样表面，经规定时间后卸除试验力，用测量的残余压痕深度增量来计算硬度的一种压痕硬度试验。 HR = C- h/0.002 h — 压痕深度 C — 对金刚石圆锥压头 C = 100 对钢球压头 C = 130 洛氏硬度特点： 优点：操作简便，压痕小，用于成品和薄形件 缺点：测量数值分散 应用：淬火钢，调质钢批生产零件 洛氏硬度分类： 三、维氏硬度 原理:用夹角为136°的金刚石四棱锥体压头，使用很小试验力F压入试样表面，测出压痕对角线长度d HV = 0.102 F/S = 0.1891 F/d2 维氏硬度特点： 优点：测量准确，应用范围广， 可测成品与薄件 缺点：试样表面要求高，费工 应用：薄件、镀层、化学热处理 后的表层等 解释含义：640HV300, 640HV300/20 硬度是材料抵抗局部塑性变形的能力 硬度也反映材料抵抗其它物体压入的能力 通常材料的强度越高，硬度也越高 第三节 冲击韧度与疲劳强度 一、冲击韧度 冲击韧度是在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力，通常用冲击吸收功Ak和冲击韧性a k指标来度量 a k = Ak /A Ak —— 冲击功 A —— 试样缺口处截面积 为了讨论材料的冲击韧性a k值，常采用一次冲击弯曲试验法 由于在冲击载荷作用下材料的塑性变形得不到充分发展，为了能灵敏地反映出材料的冲击韧性，通常采用带缺口的试样进行试验 标准冲击试样有两种，一种是Ｕ形缺口试样，另一种是Ｖ形缺口试样 同一条件下同一材料制作的两种试样，其Ｕ形试样的a k值明显大于Ｖ形试样的a k，所以这两种试样的值a k不能相互比较. 试验时，将试样放在试验机两支座上，如图所示。将一定重量G的摆锤升至一定高度H1，如图所示，使它获得位能为G·H1；再将摆锤释放，使其刀口冲向图箭头所指试样缺口的背面；冲断试样后摆锤在另一边的高度为H2，相应位能为G·H2，冲断试样前后的能量差即为摆锤冲断试样所消耗的功，或是试样变形和断裂所吸收的能量，称为冲击吸收功Ak，即Ak = G·H1―G·H2，单位为J。 冲击韧性对材料的意义： 材料的a k 值愈大，韧性就愈好；材料的a k 值愈小，材料的脆性愈大 通常把a k 值小的材料称为脆性材料 研究表明，材料的a k 值随试验温度的降低而降低。当温度降至某一数值或范围时，a k 值会急剧下降，材料则由韧性状态转变为脆性状态，这种转变称为冷脆转变，相应温度称为冷脆转变温度。材料的冷脆转变温度越低，说明其低温冲击性能越好，允许使用的温度范围越大。因此对于寒冷地区的桥梁、车