第4讲-属材料的性能.ppt

* * * * * * * * * * （1）压头材质表示方法 淬火钢球：HBS 硬质合金钢球：HBW （2）布氏硬度值与压头选择 布氏硬度值?450的材料,选用淬火钢球头。 例如：200HBS，350HBS。 布氏硬度值450~650的材料，选用硬质合金球压头。 例如：550HBW，600HBW 布氏硬度标注方法： 符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值，符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。 如:120HBS10/1000/30表示直径为10mm的钢球在1000kgf（9.807kN）载荷作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。 布 氏 硬 度 特 点 优点： 测量误差小（因压痕大），数据稳定，重复性强。 缺点： 压痕面积较大，测量费时。 应用： 常用于测量较软材料、灰铸铁、有色金属、退火正火钢材的硬度。 不适于测量成品零件或薄件的硬度。 洛 氏 硬 度 试 验 原 理 用锥顶角为120°的金刚石圆锥或直径1.588mm的淬火钢球，以相应试验力压入待测表面，保持规定时间卸载后卸除主试验力，以测量的残余压痕深度增量来计算出硬度值。 0 0 1 1 2 3 2 0 0 1 1 2 3 3 2 h1 h2 h3 h 1-1 初载10kg h1 2-2 总载150kg h2 3-3 卸载140kg h 最后测得： 残余压痕深度增量 h h=h2-h1 洛 氏 硬 度 试 验 原 理 洛氏硬度 HR ( Rockwill Hardness ) 根据压头的种类和总载荷的大小, 洛氏硬度分三种： HRA: 金刚石圆锥压头；588N总载荷 HRB: 1/16钢球压头；980N总载荷 HRC: 金刚石圆锥压头；1470总载荷 洛氏硬度标注方法：70~85HRA，20~70HRC，25~100HRB 注：HRA、HRB、HRC分别测得的硬度，不可直接比较大小，但可以通过查表的方式进行互换。 例如： 50HRC70HRA 〤 50HRB40HRC 〤 洛 氏 硬 度 特 点 优点： 测量操作简单，方便快捷，压痕小；测量范围大，能测较薄工件。 缺点： 测量精度较低，可比性差，不同标尺的硬度值不能比较。 生产中应用最广泛的硬度试验方法。 可用于成品检验和薄件表面硬度检验。 不适于测量组织不均匀材料。 洛 氏 硬 度 应 用 维氏硬度 HV ( Diamond Penetrator Hardness ) 维氏硬度计 维 氏 硬 度 试 验 原 理 与布氏硬度试验原理基本相同。 只是压头改用了金刚石四棱锥体。 维 氏 硬 度 压 头—锥面夹角为136o的 金刚石正四棱锥体 以一定的试验力将压头压入试样表面，保持规定时间卸载后，在试样表面留下一个四方锥形的压痕，测量压痕两对角线长度，以此计算出硬度值。 维 氏 硬 度 试 验 原 理 用压痕两对角线的平均长度来计算。 H V=F/S a a d 维 氏 硬 度 试 验 原 理 维氏硬度标注方法 与布氏硬度基本相同，在后面要标注试验条件—试验力和保持时间（10~15S不标）。 实例：580HV30表示用30kgf (294.2N)试验力保持10~15S测定的维氏硬度值为580。 维 氏 硬 度 特 点 优点： 适用范围广，从极软到极硬材料都可测量;测量精度高，可比性强；能测较薄工件。 缺点： 测量操作较麻烦，测量效率低。 应用： 广泛用于科研单位和高校，用于薄件表面硬度检验。不适于大批生产和测量组织不均匀材料。 疲劳现象：零件在循环应力的长期作用下，即使工作时承受的应力低于材料的屈服点或规定残余伸长应力，在经受一定的应力循环后也会发生突然断裂，这种现象称为疲劳现象。 疲 劳（ Fatigue ） 疲劳极限σ-1：表示金属材料在无数次交变载荷作用而不破坏的最大应力。 疲劳极限σ-1： 钢材的循环次数一般取 N = 107 有色金属的循环次数一般取 N = 108 疲劳曲线 提高疲劳极限途径： 改善零件的结构形状 降低表面粗糙度值 采取表面强化 试样缺口处单位截面积上所消耗的冲击吸收功。 AK a k = (J/cm2) S0 冲 击 韧 度 ak 断裂韧性K1 (J/m) 在实际生产中，有些大型传动零件、高压容器、船舶、桥 梁等，在其工作应力远低于σS的情况下，突然发生低应力脆 断。 研究认为这种破坏与制件本身存在裂纹和裂纹扩展有关。