理化分析-內部課件

1、理化分析理化分析理化分析？理化分析？理：物理方法分析。機械性能及金相理：物理方法分析。機械性能及金相化：化學方法分析。濕法及干法化：化學方法分析。濕法及干法一、物理分析方法：一、物理分析方法：1、機械性能、機械性能2、金相、金相1、機械性能、機械性能1） 強度 塑性 2）硬度 3）疲勞 4）沖擊韌性對應的測試為拉伸、彎曲、硬度等 萬能試驗機用于拉伸、變曲、剝離等試驗沖擊試驗機用于夏比沖擊試驗1） 強度、塑性強度、塑性強度：是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗破壞的性能。由于載荷的作用方式有拉伸、壓縮、彎曲、剪切等形式，所以強度也分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度、抗剪強度等。各種強度間常有一定的聯(lián)系，

2、使用中一般較多以抗拉強度作為最基本的強度指標。塑性：是指金屬材料在載荷作用下，產生塑性變形（永久變形）而不破壞的能力強度：A：抗拉強度Rm：拉斷過程中所承受的最大名義應力。單位：Fm/S0 Kg/mm2 MPaB：屈報強度Re：試樣長度增加，而力波動很小的階段的應力(一般以0.2%測定）。分為上屈報強度ReH，首次下降前的最大應力，下屈服強度ReL，屈服階段中最小應力。單位：Fe/S0 Kg/mm2 Mpa塑性：斷面收縮率（(S0-Su/)S0100），斷后伸長率（Lu-L0)/L0100）幾個階段：彈性變形Oa，屈服階段cd，均勻塑性變形階段de（應變強化），局部塑性變形階段ef（縮頸）.試

3、樣：KL0/ 通常K5.65短比例試樣，K11.3稱為長比例試樣。一般L015mmABacbfedO拉伸試驗中的表現(xiàn)：拉伸試驗中的表現(xiàn)：彎曲試驗中的表現(xiàn)：主要適用于測定脆性和低塑性材料的強度指標，如滲碳、高頻淬火件。彎曲試驗中的表現(xiàn)：主要適用于測定脆性和低塑性材料的強度指標，如滲碳、高頻淬火件。彎曲方式：強度：抗彎強度bb=FbbLs/4W。單位： Kg/mm2 MPa塑性：斷裂撓度fbb:試樣連續(xù)施加彎曲力，直至斷裂，測量試樣斷裂瞬間跨距中點的撓度。FLs/2三點彎曲F/2Ls/2F/2四點彎曲2）硬度：）硬度：硬度是衡量金屬材料軟硬程度的指標。最常用的是壓入硬度法，用一定幾何形狀的壓頭一定

4、載荷下壓入被測試金屬表面，根據壓入程度來測定其硬度值。 硬度是材料抵抗彈性變動、塑性變形或破壞的能力。有如下優(yōu)點：1、非破壞性 2、易行性3、高效率 4、可比性材料硬度和其他物理性能之間存在聯(lián)系。例如GB/T1172黑色金屬硬度及強度換算值，GBn166鋁合金硬度與強度換算值，GB/T3771銅合金硬度與強度換算值。常用硬度方法：布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC）維氏硬度（HV）顯微硬度等方法。布氏硬度布氏硬度 BrinellBrinell（HBHB）: :用一定直徑的鋼球或硬質合金球施加規(guī)定試驗力壓入試樣表面，經規(guī)定時間后，卸除試驗力，測量出壓痕直徑。用試驗力除以壓痕面積再

5、乘以0.102,就是HBFDdhHBS(HBW)=0.1022FD(D-D(D2-d2)常用值：HBS(HBW)10/3000、5/750、5/250、2.5/187.5。例：120HBS10/1000/30 表示用直徑10mm的鋼球，在1000kgf作用力下，保持30秒，硬度為120應用范圍：退火、正火狀態(tài)的鋼件，鑄鐵，有色金屬及合金等較軟金屬。由于壓痕較大，對成品不宜采用誤差：示值誤差不大于3%，150250之間3%,75125之間4%。試樣要求：表面光滑，無外來污物，一般要求Ra0.8以下兩平面保證平行，厚度至少為壓痕深度的10倍。洛氏硬度洛氏硬度 RockwellRockwell（HR

6、AHRA、HRBHRB、HRCHRC）：）： 采用120度金剛石圓錐或淬火鋼球作壓頭，施加F0使試樣表面產生一個初始壓入深度h0,然后施 加F1,測量深度增量h1。每增加0.002mm為一個單位e。HR100-eFDhFA：6085 B：25100 （球）C：2067應用范圍：可測量硬度較高的材料，一般鋼材，壓痕較小可用于半成品及成品檢驗，但代表性差。誤差：示值誤差1.5HRC。試樣要求：表面光滑，無外來污物，一般要求Ra0.8以下兩平面保證平行，厚度至少為深度增量的10倍，每個試樣一般應給出3點值。表面洛氏硬度：初試驗為3kgf,總試驗力為15、30、45kgf。有15個標尺。如：HR15N

7、、HR30N、HR15T（鋼球）維氏硬度維氏硬度 VickersVickers（HVHV）及顯微硬度：）及顯微硬度：相對夾角136度的正四棱錐體金剛石壓頭，壓痕單位面積上承受的試驗力。HV0.102F/S標尺為：HV5 HV10 HV20 HV30 HV50 HV100例：600HV30/20,表示用30kgf保持20秒測定值為600應用范圍：測定各種表面處理后的滲層或鍍層硬度以及較小、較薄工件的硬度以及合金中的相的硬度誤差：示值誤差不大于3%，150250之間3%,75125之間4%。試樣要求：表面光滑，無外來污物，一般要求Ra0.4以下,顯微要求Ra0.1以下試樣一般要進行處理，如鑲嵌、拋

8、光等。其它常用硬度：其它常用硬度：1.邵氏硬度 Shore HS:主要用于塑料、橡膠的硬度測定。分為Shore A D 橡膠硬度計：壓入法測定，單位：國際硬度單位IRHD 肖氏硬度 Shore:采用一定重量和形狀的金剛石沖頭從一定高度自由下落到試樣表面根據沖頭回彈高度來衡量硬度大小。2.里氏硬度 Leeb HL:用規(guī)定質量的碳化物沖擊體在一定的彈力作用下以一定速度沖擊試樣表面用沖頭在距試樣表面1mm處回彈速度與沖擊速度的比值乘以1000,定義為里氏硬度3）疲勞）疲勞 許多機器零件都是在循環(huán)載荷下工作的，工作應力一般低于材料屈服強度，在這種條件下零件經過較長時間運行而發(fā)生失效的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞

9、。 按加載方式可分為：拉壓、彎曲、扭轉、復合。 危害：疲勞斷裂與靜載荷下斷裂不同，疲勞不產生明顯的塑性變形， 斷裂是突然發(fā)生的。疲勞試驗可以分為高周疲勞（循環(huán)周次大于5*104），低周疲勞（循環(huán)周次小于5*104，循環(huán)應力接近或超過屈服強度）曲軸：連桿：試驗機HFT：4）沖擊）沖擊韌性韌性 以很大速度作用于機件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷作用下抵抗破壞的能力叫做沖擊韌性。用規(guī)定高度的擺錘對試樣進行一次性打擊，測量試樣在這種沖擊下折斷時所吸收的功。單位：J用途：A.評價缺口敏感性B.材料質量C.材料高低溫的轉變特性。試樣要求：分V型缺口和U型缺口金屬與合金的組織結構以及它們與物理、化學和

10、力學性能間的關系 宏觀：硫印、酸蝕、斷口、塔形。微觀：檢驗金屬中的組織。鐵碳相圖：2、金相、金相鐵與鋼區(qū)別：以2.11%C為分界線金屬中的基本組織：鐵素體F(ferrite)，又稱純鐵體，5080HB，0.0218%MixC滲碳體(cementite)，F(xiàn)e3C,800HB,6.69%C 脆性珠光體P(pearlite),鐵素體與滲碳體機械混合物，180HB缸體腐蝕前后缸體腐蝕前后曲軸腐蝕前后曲軸腐蝕前后連桿腐蝕后連桿腐蝕后典型零件金相：典型零件金相：二、化學分析方法：二、化學分析方法：1、干法分析：光譜、碳硫、干法分析：光譜、碳硫直讀光譜儀：測定鋼、鋁中的成分。試要要求：厚度5mm，直徑10

11、mm。需標樣碳硫分析儀：測定鋼、鐵中的碳、硫。試要要求：有足夠重量10g以上。需標樣2.濕法分析：吸收光譜、碳硫濕法分析：吸收光譜、碳硫原子吸收光譜儀：測定鋼、鋁中的成分。試要要求：無需標樣及測試方法常規(guī)溶解及測試。如硅、殘?zhí)嫉任宕蟪Ｒ?guī)元素：1、碳（C）：熔點為3500，沸點為4200存在形式：鋼中以碳化物形式存在，對鋼的性能起決定性作用。鐵中由性能決定，以石墨或碳化物存在。如白口鐵，灰口鐵，球鐵。碳的檢測用碳硫分析儀2、硅（Si）：主要以因溶體形式存在，F(xiàn)eSi、Fe2Si等。固溶于鐵素體及奧氏體時能顯著提高鋼的強度、硬度和彈性極限。鑄鐵中是重要的石墨化元素，細化石墨，提高石墨圓整性。硅（S

12、i）的檢測：溶樣脫水過濾灼燒稱重氫氟酸處理再次灼燒稱重計算結果3、錳（Mn）：鋼鐵生產中的脫氧除硫劑，能顯著提高鐵素體的強度和硬度。檢測方法：光度法4、硫（S）：在鋼中是一種有害元素，能產生“熱脆”，在熱變動時產生裂縫，還能降低機械性能等。普通鋼中0.05，高級優(yōu)質鋼0.02。檢測方法：碳硫分析儀5、磷（P）：主要以磷化鐵形式存在。一處有害元素，造成冷脆。但可以改善切削及抗腐蝕性能。檢測方法：光度法。機械構件失效機械構件失效通用分四種類型：變形失效、斷裂失效、腐蝕失效、磨損失效變形失效常溫下主要有彈性變形失效和塑性變形失效，高溫下有蠕變變形失效和高溫松馳失效斷裂失效塑性斷裂：當構件承受的實際應

13、力大于材料的屈服強度時，產生塑性變形，進一步增大就產生塑性斷裂脆性斷裂：斷裂前幾乎不產生顯著的塑性變形疲勞斷裂：在循環(huán)交變應力的作用下引起的斷裂。機械構件中約占70%。腐蝕失效金屬與其表面接觸的介質發(fā)生反應而造成的損壞稱為腐蝕。磨損失效相互接觸并相對運動的物體，由于機械作用所造成的材料位移及分離的破壞形式1）粘著磨損。當兩表面在載荷作用，其載荷集中在微凸接觸的較小面積上，其真實接觸應力極高，因而產生冷焊現(xiàn)象，局部瞬時粘結在一起，在外力作用下，粘結點斷裂，周而復始出現(xiàn)的現(xiàn)象。主要發(fā)生在?；钊h(huán)和缸孔、軸瓦與軸頸。2）磨粒磨損。材料與硬顆粒與耦合表面作相對運動所造成的材料位移或分離。約占磨損失效的50%以上 磨粒磨損對塑性材料，磨料尖銳表面會形成溝槽，如果較鈍會產生犁溝現(xiàn)象；但對硬的材料表面，不會發(fā)生塑性變形，而是產生顯微裂紋，最后局部剝落。3）接觸疲勞磨損。兩物體滾動時，引起表面疲勞破壞現(xiàn)象，常分為麻點剝落（粗糙度較大，初期高點剝落，麻坑呈三角形，后期發(fā)展成較大面積凹坑。主要發(fā)生在硬度偏低