第2章 金属在其它载荷下的力学性能.ppt

表面洛氏硬度 试验力大，不能测试极薄试试样、渗碳层及金属 镀层的硬度，提出了表面洛氏硬度，有六种标 尺，具体如表2-4所示 计算： 测量压痕的长对角长度，用长度计算硬度: HK=1.451F/l2 精度比较高，适用于材料表面薄层区硬度的测试以及截面硬度的分布 三、缺口试样静弯曲试验 光滑试样的静弯试验主要用来评定工具钢或一些脆性材料的力学性能，而缺口试样的静弯试验则用来评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。试样尺寸为如图所示的U型口试样或者10×10（6）×55（60）mm的V型口试样。 缺口弯曲试样的尺寸 缺口弯曲试验的加载方式 Fmax：裂纹形成 F1：裂纹失稳 弹性区 塑性区 断裂区 Fmax/F1以及断裂区的面积可表示缺口敏感度，同时也可以判断材料的塑性好坏 第六节 硬度 一、金属硬度的意义及硬度试验的特点 特点 压入硬度（?较大），可测量几乎可以测量所有固体材料的硬度 硬度试验一般仅在材料表面局部区域内造成很小的压痕，可视为无损检测 硬度试验所用设备简单，操作方便快捷，被广泛用来检验经热处理的工件质量和进行材料研究。 硬度是衡量材料软硬程度的一种力学性能 二、硬度试验 1、布氏硬度 用一定直径的圆球通过施加压力，将圆球压入试样，然后保压一段时间，测出压痕的平均直径，通过压力和平均直径计算材料的布氏硬度值HBW 如果用布氏硬度测量不同厚度或不同材料的硬度值，为了保证实验值的可比性要求选用适当的压头直径和压力值，保证压痕的压入角保持不变，这就要求： 缺点 因压痕直径较大，一般不宜在成品件上直接进行检验； 硬度不同的材料需要更换压头直径D和载荷F，同时压痕直径的测量也比较麻烦。 布氏硬度试验的特点 优点 压痕面积较大，其硬度位能反映材料在较大区域内各组成相的平均性能。因此，布氏硬度检验最适合测定灰铸铁、轴承合金等具有粗大晶粒材料的硬度。 压痕大的另一优点是试验数据稳定，重复性高。 2、洛氏硬度 钢球压头与金刚石压头 k=0.2金刚石圆锥 0.26球形压头 图2-20 洛氏硬度试验过程示意图 标注方法： 每一种标尺用一个字母在洛氏硬度符号HR后注明，有9种之多。常用的是HRA、HRB及HRC 3种。其试验规范见表2-3。 优点： 操作简便迅速，压痕小，可对工件直接进行检验；采用不同标尺，可测定各种软硬不同和薄厚不一试样的硬度。 缺点： 因压痕较小，代表性差；尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况，使所测硬度值的重复性差、分散度大； 用不同标尺测得的硬度值既不能直接进行比较，又不能彼此互换。 洛氏硬度试验的特点 3、维氏硬度与显微硬度 维氏硬度压痕 压头：金刚石四棱锥体 夹角：136° 当载荷单位为kgf，压痕对角线长度单位为mm时， 当载荷的单位为N时， 维氏硬度的计算 硬度计上会直接给出硬度值 维氏硬度值的表示式为“硬度值＋HV＋载荷/保压时间”的形式。 例如，640 HV 30/20表明在载荷30kgf作用下，持续20s测得的维氏硬度为640。若载荷持续时间为10~15 s则可不标出持续时间。 维氏硬度值的表示 维氏硬度的特点 1、优点 由于角锥压痕清晰，采用对角线长度计量，精确可靠； 压头为四棱锥体，当载荷改变时，压人角恒定不变，因此可以任意选择载荷，而不存在布氏硬度那种载荷F与压球直径D之间的关系约束，也不存在洛氏硬度那种不同标尺的硬度无法统一的问题； 比洛氏硬度所测试件厚度更薄； 2、缺点 测定方法较麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，所以不宜用于成批生产的常规检验。 4 其它硬度试验 ⑴努氏硬度试验——显微硬度的一种 压头：金刚石四角棱锥体 夹角：130°+172°30′ 压痕：细长条 ⑵肖氏硬度试验和里氏硬度试验 肖氏硬度试验是一种动载荷试验法。其测定原理 是将一定重量的具有金刚石圆头或钢球的标准冲头（重锤）从一定高度h0 自由下落到试件表面，然后由于试样的弹性变形使 其回跳到某一高度h，用这两个高度的比值来计算肖氏硬度值 （HS），因此肖氏硬度又叫回跳硬度。 里氏硬度试验也是一种动载荷试验法。其测定原理是将一定重量的冲头（碳化钨球）在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头的回弹速度表征金属的硬度值，符号为HL。 肖氏硬度和里氏硬使用方便，利于现场测量 本章总结 其他静载荷力学性能 应力状态软性系数： 压缩 弯曲 扭转 缺口试验静载荷试验 硬度 缺口拉伸 缺口弯曲 ?的大小表明了最大切应力分量的相对大小，反应了各试验的软硬状态， ?越大，试验越软，越容易发生塑性变形 压缩的应力状态软性系数?较大，主要用于脆性材料 压缩试验 抗压强度： 相对压缩率： 相对断面扩展率： 图2.4 弯曲试验加载方式 (a) 三点弯曲加载；