Gleeble 3500热模拟试验机.doc

Gleeble 3500热模拟试验机在本科生教学实验中的应用 特色与创新热模拟试验机是一个材料热机械加工性能分析系统, 具有急(慢)速升温降温、急(慢)速拉压变形、同时记录温度、力、应力、应变等参数变化曲线，可对金属材料的冶炼、铸造、锻压、成形、热处理及焊接工艺等各个制备阶段的工艺与材料性能的变化之间的关系进行精确的模拟。利用该设备既可进行单一性能测试，又可进行多种综合性、设计性、创新性实验。据了解，目前国内在本科生中利用热模拟试验机开设实验的高校只有清华大学，采用的设备型号为Gleeble1500，本实验采用的型号为Gleeble 3500，功能更丰富。由于本实验室在为各科题组研究服务工作中已积累了大量经验，结合科研项目能设计出具有交大特色的实验方案，可为学生进行综合性、设计性、创新性实验提供技术支持。特色实验一????金属材料高温强度的测定特色实验二???钢连续冷却转变图（CCT曲线）的测定 特色实验一 金属材料高温强度的测定一．实验目的(1)了解典型金属材料的高温强度与塑性及其随温度的变化规律。(2)掌握用材料加工物理模拟设备即动态热-力学模拟试验机Gleeble3500测定材料抗拉强度、屈服强度和塑性的原理。(3)掌握Gleeble 3500试验机的简单操作与编程．并了解其一般应用。(5)测定不同钢种如20、45、40Cr和1Crl8Ni9不锈钢的拉伸强度及其塑性随温度的变化井进行比较；测定并分析变形速度对强度的影响规律。二．概述材料的力学性能在科学研究和工程应用中具有非常重要的作用。例如，数值模拟研究必须以力学性能为依据；负载结构的设计和材料加工艺方案(如焊接、锻压、热处理、表面改性等工艺)的制定必须以力学性能为基础等等。温度对材料的力学性能功能影响很大。高温强度和塑性是材料高温使用和热加工时需要考虑的重要力学性能指标，了解其测试方法及其随温度的变化规律，是对高温结构材料进行科学研究和应用的基础。本次实验主要研究金属材料高温短时拉伸的力学性能。金属材料如钢材的强度和塑性由基体组织类型(如马氏体M，铁素体F，珠光体P，贝氏体B，奥氏体A)、晶粒大小、基体强化类型(固溶强化和弥散强化)，以及与此有关的加工变形程度、热处理条件等决定，因此，不同类型的金属及其合金的强度和姻性及其随温度变化的规律存在明显区别，一般来讲，材料按高温强度由低到高的排列顺序为：碳素钢，低合金钢，高合金钢，不锈钢，镍基高温合金。金属力学性能指标一般按金属材料室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)和金属材料室温拉伸试验方法(GB/T4338-1995)进行测试。测试数据全面，但较繁琐。本实验用动态热-力学模拟试验机Gleeble快速测定金属材料的高温强度。动态热-力学模拟试验机Gleeble3500测定材料高温性能的原理如下：用主机中的变压器对被测定试样通电流，通过试样本身的电阻热加热试样，使其按设定的加热速度加热到测试温度。保温一定时间后，通过主机中的液压系统按一定的加载速率给试样施加载荷使其变形，直至试样断裂。由于试样两端由通水的冷却块夹持，冷却快，所以整个试样在加热和保温过程中存在一定的温度梯度，中间段温度高，但当试样足够长（90~120mm）时，热电偶检测的中间部位约有8～18mm）长度的均温区，这样就能保证试样断裂发生在试样的中间部位，且测试所有强度能与检测温度对应。断面收缩率可以通过测定室温时的断面面积，并与原始截面面积进行比较而获得。在材料种类和热处理状态一定的情况下，高温强度除受温度影响外，还与加载速度有直接关系。一般情况下，加载速率即变形速度越快，强度越高。动态热-力学模拟试验机Gleeble3500的简介见附件。三.实验仪器和材料1. 动态热-力学模拟试验机Gleeble35002. 热电偶电阻焊设备1套3. 热电偶丝若干4. 20钢等试样四．实验内容和步骤1.实验前了解了解Gleeble 3500动态热-力学模拟试验机的基本结构与功能，学习Gleeble 3500试验机的简单操作步骤。实验时未经实验指导教师的同意，不得擅自启动任何设备开关。2.在试样上焊接热电偶。3.制定实验步骤，并经实验指导老师审核。4.启动主机和控制电脑后，进入界面，按具体实验要求的要求（加热温度，加热速率，变形速率等）编程。4.装好试样，进行实验。五．思考题从变形机理说明温度和加载速度对材料强度的影响。 参考文献：1.邹贵生编. 材料加工系列实验. 北京：清华大学出版社，20052.牛济泰编. 材料和热加工领域的物理模拟技术.北京：国防工业出版社，1999 附：动态热模拟试验机Gleeble 3500 介绍 近几十年来，热-力学物理模拟技术飞速发展。在热模拟试验装置、试验