金属材料检测技术 教学课件 作者 胡美些 第四单元 力学性能试验.ppt

第四单元 力学性能试验 模块一 硬度试验 一、硬度试验的意义及分类 硬度是金属材料力学性能中最常用的性能指标之一，是表征金属在表面局部体积内抵抗变形或破裂的能力。硬度试验大致可分为压入法、弹性回跳法、划痕法三类。 压入法、弹性回跳法表征金属抵抗变形的能力。划痕法硬度试验是表征金属抵抗破裂的能力。其中压入法应用较广，硬度试验应力状态最软（即最大切应力远大于最大正应力），不论是塑性金属材料或脆性材料均可采用，可以用来测定淬火钢，硬质合 金甚至玻璃、陶瓷等脆性金属材料的性能。 压入法主要有布氏硬度、洛氏硬度、维 氏硬度、显微硬度及努氏硬度；弹性回跳法 有肖氏硬度；划痕法为莫氏硬度。 二、布氏硬度试验法（图4-1） 图4-1 三、洛氏硬度试验法 洛氏硬度试验具有以下优点: （1）因洛氏硬度有许多不同的标尺，压头有硬质、软质多 种，可以测出从极软到极硬金属材料的硬度，不存在压头变 形问题。 （2）压痕小，对一般工件不造成损伤。 （3）操作简单迅速，立即得出数据，生产效率高，适用于 大量生产中的产品检验。缺点是采用不同的硬度级测得的硬 度无法统一进行比较，不像布氏硬度从小到大可以统一比 较，此外，因压痕小，对于具有粗大组织的金属材料（如灰 铸铁和粗晶材料等)，缺乏代表性，因此不宜采用此法进行试 验。 四、维氏硬度试验 1、维氏硬度试验 2、维氏硬度试验的注意事项和局限性 1)载荷的选择 当压痕太小不能获得准确的读数时，应当加大载荷;如果压痕太大，应 当减小载荷。新金属材料做试脸时，经常需要对压头进行一些试验，以确 定最佳载荷。 2)压痕的间距 布氏和洛氏试验时的压痕间距的原则，也适用于维氏硬度试验。其基 本原则为两压痕间距应大于两压痕产生任何应力变形范围的两倍，亦即保 证硬度试验不受两压痕变形重至的影响。 3)硬度值与载荷值的关系 由于维氏硬度试验压痕的几何形状相似，似乎硬度值与压头载荷值无 关。但是随着显微硬度的广泛使用发现，硬度值随载荷值而变化。 模块二 静拉伸试验一、静拉伸试验的特点与意义 静拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，在测试的范围（标距）内，受力均匀，应力应变及其性能指标测试稳定、可靠，理论计算方便。通过静拉伸试验，可以测定金属材料弹性变形、塑性变形和断裂过程中最基本的力学性能指标（如正弹性模量，屈服强度，抗拉强度、伸长率及断面收缩率等）。静拉伸试验中获得的力学性能指标是金属材料固有的基本属性和工程设计中的重要依据。 二、试样 灰铸铁和球墨铸铁拉伸试样 a）灰铸铁拉伸试样 b）球墨铸铁拉伸试样 三、拉伸试验机 拉伸试验机一般由机身、加载机构、测力机构、载荷伸长记录装置和夹持机构五部分组成。其中加载机构和测力机构是试验机的关键部位，这两部分的灵敏度及精度的高低能正确反映试验机质量的优劣。 四、应力—应变曲线及其力学性能指标 典型的静拉伸试样采用标长为L0，截面积为A0的光滑圆柱试棒进行轴向拉伸试验，低碳钢负荷F与变形△L曲线如图1所示，由图1可得应力和应变曲线（如图2所示）。 五、抗拉强度（Rm） 抗拉强度（又称强度极限）Rm是在试验过程试样所承受的最大载荷Fm与试样原始截面积S0的比值，即。它代表最大均匀变形的抗力。对于无缩颈的脆性材料，它还表示材料的断裂抗力。由于它表征着一定截面的材料所能承受的最大载荷，故它有着重大的实用价值。 六、几种常用钢材的静拉伸数据 七、影响拉伸试验性能数据的主要因素 1、试样取样位置与方向的影响 2、试样形状与尺寸的影响 3、应变速率、表面粗糙度和金属材料脆性的影响 模块三 压缩、弯曲及扭转试验 一、压缩试验 压缩试验是拉伸试验的反向加载。因此拉伸试验时所定义的各种性能指标和相应的计算公式对压缩试验都保持相同的形式。所不同的是压缩试样的变形不是伸长而是缩短。截面积不是缩小而是横向增大。 压缩试