材料及材料性能(第二章).ppt

第二章 金属在其它静载荷下的力学性能 第二章 金属在其它静载荷下的力学性能 第二章 金属在其它静载荷下的力学性能 压缩性能指标 压缩 压缩试验的特点 (1) 单向压缩试验的应力状态软性系数α=2，比拉伸、扭转、弯曲的应力状态都软，所以主要用于拉伸时呈脆性的金属材料力学性能的测定。 (2) 拉伸时塑性很好的材料，在压缩时只发生压缩变形而不断裂。对于接触面处承受多向压缩应力的机件，如滚动轴承、套圈与滚动体，常采用多向压缩实验。 弯曲 完全试验的特点 金属杆状试样承受弯矩作用后，其内部应力主要为正应力，但由于杆件截面上的应力分布不均匀，表面最大，中心为零，且应力方向发生变化 弯曲试验的试样形状简单、操作方便，不存在拉伸试验时的试样偏斜对结果的影响，可用弯曲的挠度显示材料的塑性。 弯曲试验时，样品表面应力最大，可灵敏的反映材料表面的缺陷。 弯曲试验 将圆柱形或矩形试样放置于一定跨距Ls的支座上，进行三点弯曲或四点弯曲加载，通过记录弯曲力f和试样挠度f之间的关系曲线，就可确定金属在弯曲力下的力学性能。 主要用途：本系列试验机主要用于水泥、混凝土试样及构件等建材产品的抗压、抗弯强度试验， YES系列试验机采用传感器测力，数字显示试验力及峰值，手动控制试验进程，既具有手动试验机的可靠性，又备有RS232C接口，可扩展为具有微机数据采集、处理功能，具有网络数据库管理与操作的新一代微机屏显式压力试验机。 主要用途： 用于金属材料和塑料、混凝土、水泥等非金属材料的拉伸、压缩、弯曲和剪切试验。 增加简单附件，可完成胶带、链条、钢丝绳、电焊条及构件的力学性能试验。 主要用途： 广泛应用在冶金、机械、建工建材、汽车、造船等行业和大专院校、质量检测等部门，用于金属、塑料、橡胶、弹簧、各种绳带等材料及制品的机械性能测试研究。 硬度 抵抗变形能力：压入法型硬度试验：测布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度，显微硬度，统称压入硬度。可测量脆性材料（陶瓷材料）的硬度，表面处理的工件。 抵抗破裂能力：刻划片型硬度试验：刻划硬度 抵抗金属弹性变形能力：回跳法，肖氏硬度（手提法）大型工件 硬度与其它性能的相互关系 在直径D的钢珠上，加一定负荷P，压入被测试样金属的表面，根据 金属表面痕的凹陷面积计算出应力值。 布氏硬度计试验法主要用于铸铁、钢材、有色金属及软合金等材料的硬度测定， 此外还可以用于塑料、电木等某些非金属材料硬度的测定。 适用于工厂、车间、试验室、大专院校和科研机构。 布氏硬度试验的优缺点和适用范围 洛氏硬度 洛氏硬度试验过程 (a) 试验时先加初始试验力F0，以保证压头与试样表面接触良好，得到一个压痕深度h0，此时指针指零。 (b) 施加主作用力F1，压头压入深度为h1，表逆时针转到相应刻度位置，h1包括弹性变形与塑性变形。 (c) F1卸除后，总变形中的弹性变形恢复，压头回升一段距离（h2-h1），此时塑性变形深度即为压痕深度h，最终表盘指针所指即为洛氏硬度值。 HRS-150型数显洛氏硬度计是机电一体化的硬度测试仪器。 该机外观新颖，采用微机控制，硬度值以数字直接显示。 升降螺杆与旋轮间自动反馈锁合，外接打印机，除试台升降外，完全实现了自动化，消除了操作和读数误差。 该硬度计适用于黑色金属、有色金属和非金属材料的硬度测定。 洛氏硬度的优点： 1. 操作简便、迅速、硬度值可直接读出； 2. 压痕小，可在工件上直接实验； 3. 采用不同标尺可测定各种软硬不同的金属或厚薄不一的试样硬度，可广泛用于热处理质量检验。 维氏硬度试验 维氏硬度试验的原理与布氏硬度相同，也是根据压痕单位面积所承受的试验力计算硬度值。 不同的是试验用的压头不同，是两个相对面间夹角α为136°的金刚石四棱锥体。 洛氏硬度试验过程 压头在试验力F（N）作用下将样品表面压出一个四方锥形的压痕， 经一定保持时间后卸除试验力，测量压痕对角线平均长度d，d=(d1+d2)/2， 维氏硬度的优点： 1. 不存在布氏硬度试验时要求试验力F与压头直径D之间所规定条件的约束，也不存在洛氏硬度实验时不同标尺的硬度值无法统一的弊端； 2. 试验力可以任意选择，压痕测量精度较高，硬度值较精确。 显微硬度 肖氏硬度 肖氏硬度的优缺点 缺口试样的力学性能 缺口试样在弹性状态下的应力分布 缺口改变了缺口前方的应力状态，使缺口试样或机件中所受的应力，由原来的单向应力状态改变为两向或三向应力状态。 两向或三向不等拉伸的应力状态软性系数α0.5。 对于脆性材料或低塑性材料进行缺口试样拉伸时，很难通过缺口根部极为有限的塑性变形使应力重新分布，往往直接由弹性变形过渡到断裂，所以缺口试样的抗拉强度必然比光滑试样的低。 缺口试样在塑性状态下的应力分布 存在缺口的