材料现代研究方法7章宏观应力测定.ppt

第七章 宏观应力测定 第一节 引言 内应力可分为三类： 第一类(宏观内应力)：应力在整个工作或较大区域内 取得平衡。 第二类(微观应力)：晶粒范围(晶粒、亚晶粒之间) 第三类(超微观应力)：晶格畸变。 应力存在 ?(在X射线作用下)衍射花样改变 第一类内应力：使衍射线位移。 第二类内应力：使衍射线变宽。 第三类内应力：使衍射线强度减弱。 本章限于介绍宏观应力的测定 应力测定的用途： 1、检查表面强化处理工艺 2、预测零件疲劳强度的储备 3、控制切削加工 4、检查消除应力的工艺效果 X法测定内应力的特点： 1、是无损(非破坏性)的检验方法 2、可测定表面层(10－35?m)的应力 3、可测局部小区域的应力 4、可将一、二、三类内应力分别测得 5、可测多相物质中各相的应力 第二节 宏观应力测定的原理 在应力作用下某晶面的面间距变化导致衍射线的位移，从而可计算出应力的大小。 一般X射线测量应力都是表层应力，所以基本是平面应力状态。 一、假设 1、应力沿深度方向的分布是均匀的。 2、表面法线方向正应力为零。 3、在与表面平行的平面上切应力为零。 所以为平面状态。 二、在平面应力状态下任意方向的弹性应变 ?1、?2、?3 三个主应力 ?1、?2、?3 三个主应变 在平面应力状态下： ?3= 0 ?? 为所求 ??? = ?12 ?1 + ?22 ?2 + ?32 ?3 ?1 ?2 ?3为???与 ?1 ?2 ?3 的夹角余弦。 由广义虎克定律： 三、应力计算公式 d0：无应变时的面间距 d??：有应变时的面间距 两边对sin2?求导： 所以： 由于d0与d??相差很小 所以 ?0 ? ??? 所以 ： K：常数 0 若 ?? 0 压应力 若 ?? 0 拉应力 第三节 宏观应力测定方法 一、设备 主要多用两种 1、衍射仪－小样品 20mm 主要进行理论探讨。 2、应力测定仪－直接在零件上测定，具有实际意义(若样品很大，不能锯成小块，应力要释放就不能代表原来的应力状态) 二、测量方法 1、双入射法 0－450 法 衍射仪 取?1 = 0o ?2 = 45o 两角度的 ??? 从而由二点 确定 即 ??? － sin2 ? 的斜率 ?：是(HKL)法线与表面法线的夹角。 多晶体试样肯定存在与表面夹角为?的(HKL)。 我们测 ?＝0o 和 ?＝45o 时的 ??? 。 (2) 应力测定仪 专用的应力测定仪，测角台能使入射线在 0o －45o 范围内倾斜入射，探测器的 2? 扫描范围可达145o －165o 。 ?o＝入射X射线与表面法线间的夹角。 而 ? = ?o+? = ?o+90o- ? ?:(HKL)法线与入射X射线之间的夹角。 对于应力测定仪 0o －45o法 ?1＝ ?o1+?＝ 0o+? = ? ?2＝ ?o2+?＝ 45o+? 所以实际?角并非0o 和45o 理论的 ?o 与实际有应变的 ? 相差很小。所以也近似的取 ? = ?o 而对于0o －45o法，为了精确起见，每点测量 2 次得 4 点。 2、sin2 ?法 衍射仪 取? = 0o、15o、30o、45o 四个角度 。 通常0o 和45o测两次而成为六点法，更精确。 由 求出斜率 (2) 应力测定仪 取?0 = 0o、15o、30o、45o 四个角度, ? = ? 、15o+ ? 、30o + ? 、45o + ? 求出斜率 第四节 应力测定中值得注意的问题 一、辐射和衍射晶面的选择 所以只要测出M值?2?有关 当 一定(由应力而产生的d值相对变化) ?? |??| ? 即是衍射角的变化越明显越容易测出。所以 选择?大的线条精确度高。 选择靶和晶面的原则是得到尽可能高的 2? 其次考虑背 底强度。 如: 铁 正火钢 选 CoK? (310)晶面 2?＝161.8o 淬火钢 选 CrK? (211)晶面 2?＝156.4o 二、X射线应力常数 K ?o: 可以应用理论计算，也可以采用平行于表面的晶面 而产生 ? 角。 式中的