金屬材料力學(xué)性能測(cè)試

1、金屬材料力學(xué)性能測(cè)試冉春華 E-mail:一、金一、金屬屬材料力材料力學(xué)學(xué)性能性能簡(jiǎn)簡(jiǎn)介介二、二、電電子萬(wàn)能子萬(wàn)能試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)機(jī)三、高三、高溫電溫電子萬(wàn)能子萬(wàn)能試驗(yàn)試驗(yàn)機(jī)機(jī)五、低五、低溫溫沖沖擊試驗(yàn)擊試驗(yàn)機(jī)機(jī)六、示波沖六、示波沖擊試驗(yàn)擊試驗(yàn)機(jī)機(jī)四、常四、常溫溫沖沖擊試驗(yàn)擊試驗(yàn)機(jī)機(jī)材料抵抗各材料抵抗各種種外加外加載載荷的能力。荷的能力。彈彈性：性：彈彈性形性形變變硬度：硬度：抵抗硬物抵抗硬物壓壓入的能力入的能力強(qiáng)度：強(qiáng)度：抵抗永久抵抗永久變變形和形和斷斷裂的能力裂的能力 疲疲勞勞：塑性：塑性：塑性塑性變變形形韌韌性：性：塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力靜載時(shí)靜載

2、時(shí)動(dòng)載時(shí)動(dòng)載時(shí)剛剛度：度：產(chǎn)產(chǎn)生生彈彈性性變變形的形的難難易程度易程度循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變，產(chǎn)生局部損傷，循環(huán)應(yīng)力或循環(huán)應(yīng)變，產(chǎn)生局部損傷，裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程裂紋或突然發(fā)生完全斷裂的過(guò)程電子萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)技術(shù)指標(biāo)：技術(shù)指標(biāo)：最大拉力最大拉力:100KN:100KN預(yù)變形：定位移、定拉力預(yù)變形：定位移、定拉力拉伸速率：拉伸速率：0-120mm/min0-120mm/min常用速率：常用速率：MgMg合金合金13mm/min13mm/min低碳鋼低碳鋼58mm/min58mm/min主要功能：主要功能：測(cè)試各種材料在常溫條件下的測(cè)試各種材料在常溫條件下的拉伸、壓縮力學(xué)性能。拉伸、壓縮力學(xué)性

3、能。（屈服強(qiáng)度，抗、拉壓強(qiáng)（屈服強(qiáng)度，抗、拉壓強(qiáng)度和彈性模量）度和彈性模量）表1 圓形橫截面比例試樣表2 矩形橫截面比例試樣FesbkLFsFbO屈服屈服彈彈性性變變形形縮頸縮頸斷裂斷裂塑塑性性變變形形 彈性：指標(biāo)為彈性極限彈性：指標(biāo)為彈性極限 e e，即即材料承受最大彈性變材料承受最大彈性變形時(shí)的應(yīng)力。形時(shí)的應(yīng)力。 剛度：材料保持原有形狀與尺寸的能力。剛度：材料保持原有形狀與尺寸的能力。指標(biāo)為指標(biāo)為彈彈性模量性模量E E。 彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升彈性模量的大小主要取決于材料的本性，除隨溫度升高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手段如熱處理、冷高而逐漸降低外，其他強(qiáng)化材料的手

4、段如熱處理、冷熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^(guò)熱加工、合金化等對(duì)彈性模量的影響很小?？梢酝ㄟ^(guò)增加橫截面積或改變截面形狀來(lái)提高零件的剛度。增加橫截面積或改變截面形狀來(lái)提高零件的剛度。 ）（MPatgE 強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗變形與斷裂的能力。形與斷裂的能力。 屈服強(qiáng)度屈服強(qiáng)度 s：材料發(fā)生微量塑性變：材料發(fā)生微量塑性變形時(shí)的應(yīng)力值形時(shí)的應(yīng)力值。 條件屈服強(qiáng)度條件屈服強(qiáng)度 0.2：國(guó)標(biāo)中規(guī)定為：國(guó)標(biāo)中規(guī)定為試樣的塑性變形量為試樣標(biāo)距的試樣的塑性變形量為試樣標(biāo)距的 0.2%時(shí)材料所承受的的應(yīng)力值。時(shí)材料所承受的的應(yīng)力值。 抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度 b：材料斷裂前

5、所承受：材料斷裂前所承受的最大應(yīng)力值。的最大應(yīng)力值。0.2sF 伸長(zhǎng)率：伸長(zhǎng)率：%100001lll斷面收縮率：斷面收縮率：斷斷裂后裂后拉拉伸伸試試樣樣的的頸頸縮縮現(xiàn)現(xiàn)象象%100010SSS說(shuō)明：說(shuō)明： 用斷面收縮率表示塑性比伸長(zhǎng)率更接近真實(shí)變形。用斷面收縮率表示塑性比伸長(zhǎng)率更接近真實(shí)變形。 直徑直徑d0 相同時(shí)，相同時(shí)，l0 ， 。只有當(dāng)。只有當(dāng)l0/d0 為常數(shù)時(shí)，為常數(shù)時(shí)，塑性值才有可比性。塑性值才有可比性。 當(dāng)當(dāng)l0=10d0 時(shí)，伸長(zhǎng)率用時(shí)，伸長(zhǎng)率用 10 表示；表示； 當(dāng)當(dāng)l0=5d0 時(shí)，伸長(zhǎng)率用時(shí)，伸長(zhǎng)率用 5 表示。表示。 顯然顯然 5 10 5% 時(shí)，有頸縮，為塑性材料表

6、征時(shí)，有頸縮，為塑性材料表征特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）試樣形狀簡(jiǎn)單、操作方）試樣形狀簡(jiǎn)單、操作方便。常用于測(cè)定鑄鐵、鑄造便。常用于測(cè)定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼和硬質(zhì)合金等合金、工具鋼和硬質(zhì)合金等脆性和低塑形材料的強(qiáng)度和脆性和低塑形材料的強(qiáng)度和顯示塑性的差別。顯示塑性的差別。（2）彎曲試樣表面應(yīng)力最大，）彎曲試樣表面應(yīng)力最大，可較靈敏地反映材料表面缺可較靈敏地反映材料表面缺陷。陷。技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)：最大壓力最大壓力:100KN速率：速率：0-120mm/min抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算：抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算： =M/W M=FL/4(三點(diǎn)彎曲三點(diǎn)彎曲) M=FL/2(四點(diǎn)彎曲四點(diǎn)彎曲) W=d/32(圓柱形試樣圓柱

7、形試樣) W=bh/6(矩形試樣，矩形試樣， b-寬，寬，h- 高高)技術(shù)指標(biāo)：技術(shù)指標(biāo)：最大壓力最大壓力:100KN預(yù)變性：定位移預(yù)變性：定位移 定壓力定壓力速率：速率：0-120mm/min特點(diǎn)：特點(diǎn)：拉伸時(shí)塑性很好的拉伸時(shí)塑性很好的材料在壓縮時(shí)只發(fā)材料在壓縮時(shí)只發(fā)生壓縮變形而生壓縮變形而不會(huì)不會(huì)斷裂。斷裂。脆性金屬材料在拉脆性金屬材料在拉伸時(shí)產(chǎn)生垂直于載伸時(shí)產(chǎn)生垂直于載荷軸線的荷軸線的正斷正斷，塑塑性幾乎為零，而在性幾乎為零，而在壓縮時(shí)除能產(chǎn)生一壓縮時(shí)除能產(chǎn)生一定的定的塑形變形外，塑形變形外，常沿與軸線呈常沿與軸線呈4545方向產(chǎn)生斷裂方向產(chǎn)生斷裂，具有切斷特征。具有切斷特征。高溫電子萬(wàn)

8、能材料試驗(yàn)機(jī)技技術(shù)術(shù)指指標(biāo)標(biāo)：最大拉力：最大拉力：300KN溫度范圍：溫度范圍： 100-200 200-500 500-900保溫時(shí)間：樣品尺寸確定保溫時(shí)間：樣品尺寸確定拉伸速度：拉伸速度：0120mm/min主要功能：主要功能：測(cè)試各種材料在測(cè)試各種材料在高溫條件下的拉伸力學(xué)性能。高溫條件下的拉伸力學(xué)性能。（屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度和彈（屈服強(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度和彈性模量）性模量）拉斷前拉斷后 沖擊韌性：是指材料抵沖擊韌性：是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。壞的能力。l指標(biāo)為沖擊指標(biāo)為沖擊韌性值韌性值ak(通通過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)過(guò)沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)得測(cè)得)。本實(shí)驗(yàn)采用本實(shí)驗(yàn)采用GB/T229-1994標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的10mmx10mmx55mmV型缺口試樣型缺口試樣Q235-10mmx10mmx55mmVQ235-10mmx10mmx55mmV型型缺口試樣缺口試樣冷脆轉(zhuǎn)變溫度冷脆轉(zhuǎn)變溫度T Tk k：由于溫度由于溫度降低造成金屬由韌性狀態(tài)降低造成金屬由韌性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的溫度。轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)的溫度。測(cè)定測(cè)定T Tk k的方法：的方