材料的力學(xué)性能

1、材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能0 0、緒論、緒論1 1、材料在靜載荷下的力學(xué)性能、材料在靜載荷下的力學(xué)性能2 2、材料的變形、材料的變形3 3、材料的強(qiáng)化和韌化、材料的強(qiáng)化和韌化4 4、材料的斷裂、材料的斷裂5 5、材料的斷裂韌性、材料的斷裂韌性6 6、材料的疲勞、材料的疲勞7 7、高溫及環(huán)境下材料的力學(xué)性能、高溫及環(huán)境下材料的力學(xué)性能8 8、材料的磨損和接觸疲勞、材料的磨損和接觸疲勞q什么是材料的力學(xué)性能？什么是材料的力學(xué)性能？q材料力學(xué)性能課程的研究?jī)?nèi)容有哪些？材料力學(xué)性能課程的研究?jī)?nèi)容有哪些？0 0 緒論緒論q 什么是材料的力學(xué)性能？什么是材料的力學(xué)性能？（金屬）材料（金屬）材料 具有各種

2、使用性能具有各種使用性能 用途廣泛用途廣泛使用性能使用性能物理性能物理性能（導(dǎo)電、導(dǎo)熱、電磁等）（導(dǎo)電、導(dǎo)熱、電磁等）力學(xué)性能力學(xué)性能（強(qiáng)度、硬度、塑性等）（強(qiáng)度、硬度、塑性等）工藝性能工藝性能（焊接、成形等）（焊接、成形等）化學(xué)性能（耐腐蝕、抗氧化等）0 0 緒論緒論材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能是指材料在外加載荷（外力或能量）作用下，或載是指材料在外加載荷（外力或能量）作用下，或載荷與環(huán)境因素（溫度、介質(zhì)和加載速率）聯(lián)合作用下所表現(xiàn)出荷與環(huán)境因素（溫度、介質(zhì)和加載速率）聯(lián)合作用下所表現(xiàn)出的行為。這種行為又稱為力學(xué)行為，通常表現(xiàn)為金屬的變形和的行為。這種行為又稱為力學(xué)行為，通常表現(xiàn)為金屬的變形

3、和斷裂。斷裂。 材料抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力材料抵抗外加載荷引起的變形和斷裂的能力。 mechanical properties; mechanical behavior mechanical properties; mechanical behavior 材料的失效材料的失效( (failurefailure) )： 如果材料抵抗變形與斷裂的能力與服役條件不適應(yīng)，則機(jī)件失如果材料抵抗變形與斷裂的能力與服役條件不適應(yīng)，則機(jī)件失去預(yù)定效能（過量彈性變形、過量塑性變形、斷裂、磨損等），去預(yù)定效能（過量彈性變形、過量塑性變形、斷裂、磨損等），材料的力學(xué)性能又可以稱為失效抗力。材料的力學(xué)性能

4、又可以稱為失效抗力。 0 0 緒論緒論影響力學(xué)性能的因素影響力學(xué)性能的因素載荷性質(zhì)載荷性質(zhì)應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)環(huán)環(huán) 境境溫溫 度度化學(xué)成分化學(xué)成分顯微組織顯微組織殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力冶金質(zhì)量冶金質(zhì)量?jī)?nèi)在因素內(nèi)在因素外在因素外在因素0 0 緒論緒論不同服役條件對(duì)材料的性能要求不同不同服役條件對(duì)材料的性能要求不同1 1、材料在靜載荷下的力學(xué)性能、材料在靜載荷下的力學(xué)性能1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料力學(xué)性能指標(biāo)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、工藝評(píng)價(jià)以及材料檢驗(yàn)的主要依據(jù)。測(cè)定材料力學(xué)性能最常用的方法是靜載荷方法，即在溫度、應(yīng)力狀態(tài)和加載速率都固定不變的狀態(tài)下測(cè)定力學(xué)性能指標(biāo)的一種方法

5、。1.1 材料的拉伸性能材料的拉伸性能靜拉伸試驗(yàn)：常溫、單向靜拉伸載荷，光滑試樣。（應(yīng)用最為廣泛的方法）靜拉伸試驗(yàn)：常溫、單向靜拉伸載荷，光滑試樣。（應(yīng)用最為廣泛的方法）通過拉伸試驗(yàn)，可以獲得材料的彈性、塑性、強(qiáng)度等指標(biāo)，還可以測(cè)量形變強(qiáng)化指數(shù)、通過拉伸試驗(yàn)，可以獲得材料的彈性、塑性、強(qiáng)度等指標(biāo)，還可以測(cè)量形變強(qiáng)化指數(shù)、塑性應(yīng)變比等反映板材成型性的指標(biāo)，這些指標(biāo)特性統(tǒng)稱為材料的拉伸性能。塑性應(yīng)變比等反映板材成型性的指標(biāo)，這些指標(biāo)特性統(tǒng)稱為材料的拉伸性能。1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.1.1 拉伸曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線拉伸曲線和應(yīng)力應(yīng)變曲線應(yīng)力：?jiǎn)挝唤孛嫔纤艿降牧ΨQ為

6、應(yīng)力應(yīng)力：?jiǎn)挝唤孛嫔纤艿降牧ΨQ為應(yīng)力應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的變形量應(yīng)變：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的變形量 0PA00llliSPA工程應(yīng)力：拉伸載荷除以原始截面積工程應(yīng)力：拉伸載荷除以原始截面積工程應(yīng)變：試樣斷裂后量伸長(zhǎng)量與原始長(zhǎng)度的比值工程應(yīng)變：試樣斷裂后量伸長(zhǎng)量與原始長(zhǎng)度的比值真應(yīng)力：實(shí)際上，在拉伸過程中，試樣的橫截面積是逐漸減小的，外加載真應(yīng)力：實(shí)際上，在拉伸過程中，試樣的橫截面積是逐漸減小的，外加載荷除以試樣某一變形瞬間的截面積稱為真應(yīng)力。荷除以試樣某一變形瞬間的截面積稱為真應(yīng)力。l l01 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能根據(jù)在塑性變形前后材料體積不變的近似假定，即根據(jù)在塑性變形前

7、后材料體積不變的近似假定，即00iillAA00000(1)iillSllPPlllAA(1)S則得到則得到所以所以1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能真應(yīng)變：瞬時(shí)應(yīng)變真應(yīng)變：瞬時(shí)應(yīng)變拉伸曲線：載荷伸長(zhǎng)曲線拉伸曲線：載荷伸長(zhǎng)曲線（P- l） 彈性變形彈性變形 塑性變形塑性變形 屈屈 服服 頸頸 縮縮010lnln(1)fnlffdledllll l01 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能比例極限比例極限彈性極限彈性極限屈服極限屈服極限強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限斷裂強(qiáng)度斷裂強(qiáng)度應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變(stress-strain)曲線曲線1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在

8、靜載荷下的力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法（1）比例極限）比例極限p Pp/A0 (MPa)當(dāng)應(yīng)力比較小時(shí)，試樣的伸長(zhǎng)隨應(yīng)力成正比地增加，保持直線關(guān)系。當(dāng)應(yīng)力超過p時(shí)，曲線開始偏離直線，因此稱p為比例極限，是應(yīng)力與應(yīng)變成直線關(guān)系的最大應(yīng)力值。規(guī)定比例極限規(guī)定比例極限 一般規(guī)定曲線上某點(diǎn)切線和縱坐標(biāo)夾角的正切值tan比直線部分和縱坐標(biāo)夾角的正切值tan增加50%時(shí)，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力即為規(guī)定比例極限。 1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法（2）彈性極限）彈性極限e Pe/A0 (MPa)應(yīng)力應(yīng)變曲線中，應(yīng)力在應(yīng)力應(yīng)變曲線中

9、，應(yīng)力在e e時(shí)稱為彈性強(qiáng)時(shí)稱為彈性強(qiáng)度極限，該階段為彈性變形階段。當(dāng)應(yīng)力繼續(xù)度極限，該階段為彈性變形階段。當(dāng)應(yīng)力繼續(xù)增加，超過增加，超過e e以后，試樣在繼續(xù)產(chǎn)生彈性變以后，試樣在繼續(xù)產(chǎn)生彈性變形的同時(shí)，也伴隨有微量的塑性變形，因此形的同時(shí)，也伴隨有微量的塑性變形，因此e e是材料由彈性變形過渡到彈塑性變形的是材料由彈性變形過渡到彈塑性變形的應(yīng)力。應(yīng)力超過彈性極限以后，便開始發(fā)生塑應(yīng)力。應(yīng)力超過彈性極限以后，便開始發(fā)生塑性變形。性變形。規(guī)定彈性極限規(guī)定彈性極限 規(guī)定以殘余伸長(zhǎng)為0.01%的應(yīng)力作為規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力，并以0.01表示。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下

10、的力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法（3）屈服極限（屈服強(qiáng)度）屈服極限（屈服強(qiáng)度） s(Rel) Ps/A0 (MPa)在拉伸過程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，拉伸曲線上出現(xiàn)了平臺(tái)或鋸齒形流變，在應(yīng)力不增加或減小的情況下，試樣還繼續(xù)伸長(zhǎng)而進(jìn)入屈服階段。屈服階段恒定載荷Ps所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力為材料的屈服點(diǎn)。 條件屈服極限條件屈服極限 ( 0.2) RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法（4）強(qiáng)度極限（抗拉強(qiáng)度）強(qiáng)度極限（抗拉強(qiáng)度） b（Rm） Pb/A0 (MPa)屈服階段以后，材料開始產(chǎn)生明顯的塑性變形，屈服階段以后，材料

11、開始產(chǎn)生明顯的塑性變形，進(jìn)入彈塑性變形階段，伴有形變強(qiáng)化現(xiàn)象。進(jìn)入彈塑性變形階段，伴有形變強(qiáng)化現(xiàn)象。隨著塑性變形的增大，變形抗力不斷增加，當(dāng)應(yīng)隨著塑性變形的增大，變形抗力不斷增加，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到最大值力達(dá)到最大值b以后，材料的形變強(qiáng)化效應(yīng)已經(jīng)以后，材料的形變強(qiáng)化效應(yīng)已經(jīng)不能補(bǔ)償橫截面積的減小而引起的承載能力的降不能補(bǔ)償橫截面積的減小而引起的承載能力的降低，試樣的某一部位截面開始急劇縮小，因而在低，試樣的某一部位截面開始急劇縮小，因而在工程應(yīng)力應(yīng)變曲線上，出現(xiàn)了應(yīng)力隨應(yīng)變的增工程應(yīng)力應(yīng)變曲線上，出現(xiàn)了應(yīng)力隨應(yīng)變的增大而降低的現(xiàn)象。大而降低的現(xiàn)象。曲線上的最大應(yīng)力曲線上的最大應(yīng)力b為抗拉強(qiáng)度極限，它是

12、由試為抗拉強(qiáng)度極限，它是由試樣拉斷前最大載荷所決定的條件臨界應(yīng)力，即試樣拉斷前最大載荷所決定的條件臨界應(yīng)力，即試樣所能承受的最大載荷除以原始截面積。樣所能承受的最大載荷除以原始截面積。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法強(qiáng)度指標(biāo)及其測(cè)定方法（5）斷裂強(qiáng)度）斷裂強(qiáng)度k Pk/Ak (MPa)斷裂強(qiáng)度k是試樣拉斷時(shí)的真實(shí)應(yīng)力，它等于拉斷時(shí)的載荷Pk除以斷裂后頸縮處截面積Ak。斷裂強(qiáng)度表征材料對(duì)斷裂的抗力。但是，對(duì)塑性材料來說，它在工程上意義不大，因?yàn)楫a(chǎn)生頸縮后，試樣所能承受的外力不但不增加，反而減少，故國家標(biāo)準(zhǔn)中沒有規(guī)定斷裂強(qiáng)度。 RALRAL

13、1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能塑性指標(biāo)：材料斷裂前發(fā)生永久塑性變形的能力叫做塑性。塑性指塑性指標(biāo)：材料斷裂前發(fā)生永久塑性變形的能力叫做塑性。塑性指標(biāo)常用材料斷裂時(shí)的最大相對(duì)塑性變形來表示，如拉伸時(shí)的延標(biāo)常用材料斷裂時(shí)的最大相對(duì)塑性變形來表示，如拉伸時(shí)的延伸率伸率和斷面收縮率和斷面收縮率。(1) 延伸率延伸率：斷裂后試樣標(biāo)距長(zhǎng)度的相對(duì)伸長(zhǎng)值：斷裂后試樣標(biāo)距長(zhǎng)度的相對(duì)伸長(zhǎng)值 均勻延伸率b:發(fā)生頸縮前的延伸率 總延伸率k：斷裂后總的延伸率00100%kklll延伸率測(cè)量值與試樣尺寸有關(guān)延伸率測(cè)量值與試樣尺寸有關(guān) RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力

14、學(xué)性能000000bukbumnmnlAAlllll00Al必須取常數(shù)，(1/11.3或1/5.65)00100%kAAA(2) 斷面收縮率 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.1.2 脆性材料的拉伸性能脆性材料的拉伸性能脆性材料（玻璃、巖石、陶瓷、淬火高碳鋼及鑄鐵等材料 ）在拉伸變形時(shí)只產(chǎn)生彈性變形(a)，一般不產(chǎn)生或產(chǎn)生很微量的塑性變形。表征脆性材料力學(xué)特征的主要參量有兩個(gè)：彈性模量E；斷裂強(qiáng)度k。在工程上使用的脆性材料并非都屬于完全的脆性，尤其是金屬材料，在工程上使用的脆性材料并非都屬于完全的脆性，尤其是金屬材料，絕大多數(shù)都有些塑性，在拉伸變形后，即便

15、是脆性材料，也或多或少絕大多數(shù)都有些塑性，在拉伸變形后，即便是脆性材料，也或多或少會(huì)產(chǎn)生一些塑性變形會(huì)產(chǎn)生一些塑性變形.(c) .(c) RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能脆性材料的斷裂強(qiáng)度等于甚至低于彈性極限，因此斷裂前不發(fā)生塑性脆性材料的斷裂強(qiáng)度等于甚至低于彈性極限，因此斷裂前不發(fā)生塑性變形，其抗拉強(qiáng)度比較低，但是這種材料的抗壓強(qiáng)度比較高，一般情變形，其抗拉強(qiáng)度比較低，但是這種材料的抗壓強(qiáng)度比較高，一般情況下，脆性材料的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大幾倍，理論上可以達(dá)到抗拉況下，脆性材料的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度大幾倍，理論上可以達(dá)到抗拉強(qiáng)度的強(qiáng)度的8 8倍。倍。因此，在

16、工程上，脆性材料被大量地應(yīng)用于受壓載荷的構(gòu)件上，如車因此，在工程上，脆性材料被大量地應(yīng)用于受壓載荷的構(gòu)件上，如車床的床身一般由鑄鐵制造，建筑上用的混凝土被廣泛地用于受壓狀態(tài)床的床身一般由鑄鐵制造，建筑上用的混凝土被廣泛地用于受壓狀態(tài)下，如果需要承受拉伸載荷，則用鋼筋來加固。下，如果需要承受拉伸載荷，則用鋼筋來加固。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.1.3 塑性材料的拉伸性能塑性材料的拉伸性能塑性較好的工程材料曲線大致可分為塑性較好的工程材料曲線大致可分為彈性變形彈性變形、塑性變形塑性變形和和斷裂斷裂三個(gè)階段。三個(gè)階段。彈性變形階段，真應(yīng)力應(yīng)變曲彈性變形階

17、段，真應(yīng)力應(yīng)變曲線與工程應(yīng)力應(yīng)變曲線基本重合；線與工程應(yīng)力應(yīng)變曲線基本重合；從塑性變形開始到應(yīng)力最大的從塑性變形開始到應(yīng)力最大的b b點(diǎn)，即點(diǎn)，即均勻塑性變形階段，真應(yīng)力高于工程應(yīng)均勻塑性變形階段，真應(yīng)力高于工程應(yīng)力，隨應(yīng)變的增大，兩者之差增大，但力，隨應(yīng)變的增大，兩者之差增大，但真實(shí)應(yīng)變小于工程應(yīng)變。真實(shí)應(yīng)變小于工程應(yīng)變。頸縮開始后，塑性變形集中在頸縮區(qū)，頸縮開始后，塑性變形集中在頸縮區(qū)，試樣的橫截面面積急劇減小，雖然工程試樣的橫截面面積急劇減小，雖然工程應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣鴾p少，但真應(yīng)力仍然應(yīng)力隨應(yīng)變?cè)黾佣鴾p少，但真應(yīng)力仍然增大，真應(yīng)力應(yīng)變曲線顯示出與工程增大，真應(yīng)力應(yīng)變曲線顯示出與工程應(yīng)力應(yīng)

18、變曲線不同的變化趨勢(shì)。應(yīng)力應(yīng)變曲線不同的變化趨勢(shì)。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.1.3 塑性材料的拉伸性能塑性材料的拉伸性能幾種塑性不連續(xù)型應(yīng)力應(yīng)變曲線：幾種塑性不連續(xù)型應(yīng)力應(yīng)變曲線： （a）有明顯的屈服現(xiàn)象，而且有一段鋸齒形屈服平臺(tái)，之后發(fā)生均勻有明顯的屈服現(xiàn)象，而且有一段鋸齒形屈服平臺(tái)，之后發(fā)生均勻塑性變形。塑性變形。（退火低碳鋼等）（退火低碳鋼等） （b）均勻屈服型應(yīng)力應(yīng)變曲線，試樣受力產(chǎn)生彈性變形后，出現(xiàn)了均勻屈服型應(yīng)力應(yīng)變曲線，試樣受力產(chǎn)生彈性變形后，出現(xiàn)了明顯上、下屈服點(diǎn)。明顯上、下屈服點(diǎn)。（Fe單晶中常見，多晶純鐵、半導(dǎo)體材料硅、金屬鍺

19、也有單晶中常見，多晶純鐵、半導(dǎo)體材料硅、金屬鍺也有。）。） （c）彈性變形之后，有一系列的鋸齒疊加于拋物線型的塑性流變曲線彈性變形之后，有一系列的鋸齒疊加于拋物線型的塑性流變曲線上。這種現(xiàn)象是由于材料內(nèi)部不均勻變形造成的。上。這種現(xiàn)象是由于材料內(nèi)部不均勻變形造成的。（多是由于孿生或者溶質(zhì)原子（多是由于孿生或者溶質(zhì)原子與位錯(cuò)的交互作用）與位錯(cuò)的交互作用） RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能切應(yīng)力和正應(yīng)力對(duì)材料的變形和斷裂起著不同的作用：切應(yīng)力和正應(yīng)力對(duì)材料的變形和斷裂起著不同的作用：切應(yīng)力是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力，只有切應(yīng)力，才能引起塑性變形，而正應(yīng)力切應(yīng)力是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)

20、的推動(dòng)力，只有切應(yīng)力，才能引起塑性變形，而正應(yīng)力主要決定斷裂的發(fā)展過程，因?yàn)橹挥欣瓚?yīng)力，才能促使裂紋的擴(kuò)展。主要決定斷裂的發(fā)展過程，因?yàn)橹挥欣瓚?yīng)力，才能促使裂紋的擴(kuò)展。對(duì)于同一種材料，盡管其塑性變形抗力、切斷抗力和正斷抗力的大小是固對(duì)于同一種材料，盡管其塑性變形抗力、切斷抗力和正斷抗力的大小是固有的，但在施加承載的條件下，以何種方式產(chǎn)生失效，還與加載方式和應(yīng)有的，但在施加承載的條件下，以何種方式產(chǎn)生失效，還與加載方式和應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。力狀態(tài)有關(guān)。不同的加載方式?jīng)Q定了不同的應(yīng)力狀態(tài)，不同的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)材料的變形和不同的加載方式?jīng)Q定了不同的應(yīng)力狀態(tài)，不同的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)材料的變形和斷裂性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。

21、為此，需要了解不同的靜加載方式下試樣所承斷裂性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。為此，需要了解不同的靜加載方式下試樣所承受的最大切應(yīng)力和最大正應(yīng)力。受的最大切應(yīng)力和最大正應(yīng)力。弗里德曼統(tǒng)一考慮了不同應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度極限與失效形式，用圖解的方弗里德曼統(tǒng)一考慮了不同應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度極限與失效形式，用圖解的方法把它們的關(guān)系作了概括力學(xué)狀態(tài)圖法把它們的關(guān)系作了概括力學(xué)狀態(tài)圖 。1.2 材料在其它靜載荷下的力學(xué)性能材料在其它靜載荷下的力學(xué)性能1.2.1 加載方式與力學(xué)狀態(tài)圖加載方式與力學(xué)狀態(tài)圖 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)：某一應(yīng)力狀態(tài)下的最大切

22、某一應(yīng)力狀態(tài)下的最大切應(yīng)力和最大正應(yīng)力之比：應(yīng)力和最大正應(yīng)力之比：maxmax值是應(yīng)力狀態(tài)的一種標(biāo)志：值是應(yīng)力狀態(tài)的一種標(biāo)志：1 表示軟的應(yīng)力狀態(tài)表示軟的應(yīng)力狀態(tài)1 表示硬的應(yīng)力狀態(tài)表示硬的應(yīng)力狀態(tài)。彈性變形區(qū)彈性變形區(qū)彈塑性變形區(qū)彈塑性變形區(qū)切斷區(qū)切斷區(qū)正斷區(qū)正斷區(qū)對(duì)于不同的材料，其力學(xué)性能指標(biāo)對(duì)于不同的材料，其力學(xué)性能指標(biāo)s,K和和K也也各不相同，只有選擇與應(yīng)力狀態(tài)相適應(yīng)的試驗(yàn)各不相同，只有選擇與應(yīng)力狀態(tài)相適應(yīng)的試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，才能顯示出不同材料性能上方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，才能顯示出不同材料性能上的特點(diǎn)。的特點(diǎn)。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.2

23、 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)試試 樣：圓柱形試樣樣：圓柱形試樣試驗(yàn)過程：試樣兩端施加扭矩，隨扭矩增加，試驗(yàn)過程：試樣兩端施加扭矩，隨扭矩增加， 標(biāo)距間兩個(gè)截面產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，標(biāo)距間兩個(gè)截面產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 測(cè)量扭矩與扭轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線測(cè)量扭矩與扭轉(zhuǎn)角關(guān)系曲線 扭轉(zhuǎn)圖。扭轉(zhuǎn)圖。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.2 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)MppWM0.30.3WM曲線-扭轉(zhuǎn)圖bbWM扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)條件強(qiáng)度極限扭轉(zhuǎn)比例極限 扭矩； 扭轉(zhuǎn)角(標(biāo)距l(xiāng)0上兩個(gè)截面間的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角)MW 樣截面系數(shù) RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.2 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)切斷（塑性材料）

24、正斷（脆性材料）組合切斷（在鍛造或軋制過程中使夾雜或偏析物沿軸向分布，降低了軸向切斷抗力K，形成縱向和橫向的組合切斷斷口。） RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.2 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)較拉伸軟扭轉(zhuǎn)應(yīng)力狀態(tài)較拉伸軟(=0.8)，可以測(cè)定那些在拉伸時(shí)表現(xiàn)為脆可以測(cè)定那些在拉伸時(shí)表現(xiàn)為脆性的材料的特性，使低塑性材料處于韌性狀態(tài)，便于測(cè)定它們的強(qiáng)度和塑性。性的材料的特性，使低塑性材料處于韌性狀態(tài)，便于測(cè)定它們的強(qiáng)度和塑性。 用圓柱形試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，從試驗(yàn)開始到試樣破壞為止，試樣沿用圓柱形試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，從試驗(yàn)開始到試樣破壞為止，試樣沿整個(gè)

25、長(zhǎng)度上的塑性變形始終是均勻發(fā)生的，不出現(xiàn)靜拉伸時(shí)所出現(xiàn)的頸縮現(xiàn)象，整個(gè)長(zhǎng)度上的塑性變形始終是均勻發(fā)生的，不出現(xiàn)靜拉伸時(shí)所出現(xiàn)的頸縮現(xiàn)象，因此，對(duì)于那些塑性很好的材料，用這種試驗(yàn)方法可以精確地測(cè)定其應(yīng)力和應(yīng)因此，對(duì)于那些塑性很好的材料，用這種試驗(yàn)方法可以精確地測(cè)定其應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系。變關(guān)系。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以明顯地區(qū)別材料的斷裂方式是正斷還是切斷。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以明顯地區(qū)別材料的斷裂方式是正斷還是切斷。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試樣橫截面上沿直徑方向切應(yīng)力和切應(yīng)變的分布是不均扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試樣橫截面上沿直徑方向切應(yīng)力和切應(yīng)變的分布是不均勻的，表面的應(yīng)力和應(yīng)變最大。因此，扭轉(zhuǎn)可以靈敏地反映材料的表面缺陷，勻的，表面的應(yīng)力

26、和應(yīng)變最大。因此，扭轉(zhuǎn)可以靈敏地反映材料的表面缺陷，如金屬工具鋼的表面淬火微裂紋。還可以用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的這種特點(diǎn)對(duì)表面淬火、如金屬工具鋼的表面淬火微裂紋。還可以用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的這種特點(diǎn)對(duì)表面淬火、化學(xué)熱處理等表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行研究?；瘜W(xué)熱處理等表面強(qiáng)化工藝進(jìn)行研究。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的缺點(diǎn)是：截面上的應(yīng)力分布不均勻，在表面處最大，越往扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的缺點(diǎn)是：截面上的應(yīng)力分布不均勻，在表面處最大，越往心部越小。對(duì)顯示材料體積性缺陷，特別是靠近心部的材質(zhì)缺陷不敏感。心部越小。對(duì)顯示材料體積性缺陷，特別是靠近心部的材質(zhì)缺陷不敏感。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.3 彎曲彎曲試樣

27、：圓柱形，矩形；試樣：圓柱形，矩形；過程：將試樣放置在一定跨度的支座上，施加集中載荷或等彎矩載過程：將試樣放置在一定跨度的支座上，施加集中載荷或等彎矩載荷，記錄載荷和試樣撓度之間的關(guān)系曲線荷，記錄載荷和試樣撓度之間的關(guān)系曲線彎曲圖。彎曲圖。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.3 彎曲彎曲通過彎曲試驗(yàn)，可以測(cè)量：通過彎曲試驗(yàn)，可以測(cè)量： 規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力 抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度 從彎曲載荷撓度曲線上還可測(cè)出彎從彎曲載荷撓度曲線上還可測(cè)出彎曲彈性模量、斷裂撓度及斷裂能力曲彈性模量、斷裂撓度及斷裂能力(曲曲線下面所包圍的面積線下面所包圍的面積)

28、等性能指標(biāo)。等性能指標(biāo)。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.3 彎曲彎曲彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)：彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)：從試樣受拉一側(cè)來看，彎曲加載的應(yīng)力狀態(tài)基本上和靜拉伸從試樣受拉一側(cè)來看，彎曲加載的應(yīng)力狀態(tài)基本上和靜拉伸時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)相同；時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)相同；彎曲試驗(yàn)不受試樣偏斜的影響，可以穩(wěn)定地測(cè)定脆性和低塑彎曲試驗(yàn)不受試樣偏斜的影響，可以穩(wěn)定地測(cè)定脆性和低塑性材料的抗彎強(qiáng)度，同時(shí)，用撓度表示塑性，能明顯地顯示性材料的抗彎強(qiáng)度，同時(shí)，用撓度表示塑性，能明顯地顯示脆性或低塑性材料的塑性。所以，這種試驗(yàn)很適于評(píng)定脆性脆性或低塑性材料的塑性。所以，這種試驗(yàn)很適于評(píng)定脆性和

29、低塑性材料的性能；和低塑性材料的性能；彎曲試驗(yàn)不能使塑性很好的材料斷裂破壞，不能測(cè)定其彎曲彎曲試驗(yàn)不能使塑性很好的材料斷裂破壞，不能測(cè)定其彎曲斷裂強(qiáng)度，但是，可以比較一定彎曲條件下不同材料的塑性；斷裂強(qiáng)度，但是，可以比較一定彎曲條件下不同材料的塑性；彎曲試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，表面應(yīng)力彎曲試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)截面上的應(yīng)力分布是不均勻的，表面應(yīng)力最大，可以較靈敏地反映材料的表面缺陷情況。最大，可以較靈敏地反映材料的表面缺陷情況。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.4 壓縮壓縮a短試樣，破壞試驗(yàn)；b長(zhǎng)試樣，測(cè)量彈性性能和微量塑性變形抗力。 RALR

30、AL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.2.4 壓縮壓縮 對(duì)于脆性或低塑性的材料，為了解其塑性指標(biāo)，可以采用壓對(duì)于脆性或低塑性的材料，為了解其塑性指標(biāo)，可以采用壓縮試驗(yàn)。單向壓縮時(shí)，試樣所承受的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)比較大縮試驗(yàn)。單向壓縮時(shí)，試樣所承受的應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)比較大(=2)(=2)，因此，在拉伸載荷下，呈脆性斷裂的材料，壓縮時(shí)，也會(huì)，因此，在拉伸載荷下，呈脆性斷裂的材料，壓縮時(shí)，也會(huì)顯示出一定的塑性。例如灰鑄鐵在拉伸試驗(yàn)時(shí)，表現(xiàn)為垂直于載荷顯示出一定的塑性。例如灰鑄鐵在拉伸試驗(yàn)時(shí)，表現(xiàn)為垂直于載荷軸線的正斷，塑性變形幾乎為零；而在壓縮試驗(yàn)時(shí)，則能產(chǎn)生一定軸線的正斷，

31、塑性變形幾乎為零；而在壓縮試驗(yàn)時(shí)，則能產(chǎn)生一定的塑性變形，并能沿與軸線成的塑性變形，并能沿與軸線成4545的方向產(chǎn)生切斷。的方向產(chǎn)生切斷。 拉伸時(shí)所定義的各種性能指標(biāo)和相應(yīng)的計(jì)算公式在壓縮試驗(yàn)拉伸時(shí)所定義的各種性能指標(biāo)和相應(yīng)的計(jì)算公式在壓縮試驗(yàn)中仍適用。壓縮可以看作是反方向的拉伸，但兩者間有差別，壓縮中仍適用。壓縮可以看作是反方向的拉伸，但兩者間有差別，壓縮試驗(yàn)時(shí)，試樣不是伸長(zhǎng)，而是壓縮；橫截面不是縮小，而是脹大。試驗(yàn)時(shí)，試樣不是伸長(zhǎng)，而是壓縮；橫截面不是縮小，而是脹大。 對(duì)于塑性材料，只能壓扁，不能壓破，試驗(yàn)只是測(cè)得彈性模對(duì)于塑性材料，只能壓扁，不能壓破，試驗(yàn)只是測(cè)得彈性模量、比例極限和彈性

32、極限等指標(biāo)，而不能測(cè)得壓縮強(qiáng)度極限。量、比例極限和彈性極限等指標(biāo)，而不能測(cè)得壓縮強(qiáng)度極限。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.3 硬度硬度 硬度是衡量材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。一般認(rèn)為，硬度表示硬度是衡量材料軟硬程度的一種性能指標(biāo)。一般認(rèn)為，硬度表示材料表面抵抗局部壓入變形或刻劃破裂的能力。材料表面抵抗局部壓入變形或刻劃破裂的能力。 試驗(yàn)方法：基本可分為壓入法和刻劃法兩大類。試驗(yàn)方法：基本可分為壓入法和刻劃法兩大類。 在壓入法中，根據(jù)加載速度不同，又分為靜載壓入法和動(dòng)載壓入在壓入法中，根據(jù)加載速度不同，又分為靜載壓入法和動(dòng)載壓入法法( (彈性回跳法彈性回

33、跳法) )。在靜載壓入法中，根據(jù)載荷、壓頭和表示方法不同，。在靜載壓入法中，根據(jù)載荷、壓頭和表示方法不同，又分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等多種。又分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度等多種。試驗(yàn)方法不同，硬度值的物理意義也不同。例如，壓入法的硬度值是試驗(yàn)方法不同，硬度值的物理意義也不同。例如，壓入法的硬度值是材料表面抵抗另一物理壓入時(shí)所引起的塑性變形抗力；刻劃法硬度值材料表面抵抗另一物理壓入時(shí)所引起的塑性變形抗力；刻劃法硬度值表示材料抵抗表面局部斷裂的能力；而回跳法硬度值代表材料彈性變表示材料抵抗表面局部斷裂的能力；而回跳法硬度值代表材料彈性變形功的大小。形功的大小。 因此

34、，硬度值實(shí)際上不是一個(gè)單純的物理量，它是表征材料的彈因此，硬度值實(shí)際上不是一個(gè)單純的物理量，它是表征材料的彈性、塑性、形變強(qiáng)化、強(qiáng)度和韌性等一系列不同物理量組合的一種綜性、塑性、形變強(qiáng)化、強(qiáng)度和韌性等一系列不同物理量組合的一種綜合性能指標(biāo)。合性能指標(biāo)。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.3.1 布氏硬度布氏硬度布氏硬度試驗(yàn)是應(yīng)用得最久，也最為廣泛的壓入法硬度試驗(yàn)之一。布氏硬度試驗(yàn)是應(yīng)用得最久，也最為廣泛的壓入法硬度試驗(yàn)之一。19001900年由年由瑞典人布利奈爾瑞典人布利奈爾(Brinell)(Brinell)提出而得名。提出而得名。 PPHBADh222

35、()PHBD DdD其測(cè)定原理是用一定大小的載荷其測(cè)定原理是用一定大小的載荷P P，把直，把直徑為徑為D(mm) D(mm) 的淬火鋼球壓入被測(cè)材料表面，的淬火鋼球壓入被測(cè)材料表面，保持一定時(shí)間后，卸除載荷，載荷除以材保持一定時(shí)間后，卸除載荷，載荷除以材料表面壓痕的凹陷面積料表面壓痕的凹陷面積 F F 所得的商即為所得的商即為布氏硬度值，用符號(hào)布氏硬度值，用符號(hào)HBHB表示。表示。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能壓痕相似原理壓痕相似原理對(duì)同一種材料，采用不同的對(duì)同一種材料，采用不同的P和和D進(jìn)行試進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，能否得到統(tǒng)一的布氏硬度值，關(guān)鍵驗(yàn)時(shí)，能否得到統(tǒng)一

36、的布氏硬度值，關(guān)鍵在于壓痕的幾何形狀是否相似。只要保證在于壓痕的幾何形狀是否相似。只要保證壓痕幾何形狀相似，即可建立壓痕幾何形狀相似，即可建立P和和D的某的某種選配關(guān)系。滿足這種關(guān)系時(shí)，改變種選配關(guān)系。滿足這種關(guān)系時(shí)，改變P和和D，也可保證布氏硬度值不變。，也可保證布氏硬度值不變。 常用的比值為常用的比值為30, 10, 2.51222c o n stpPDD12 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能 布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：布氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)： 1）壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)材料各組成相綜合影響的平均性能，）壓痕面積較大，能反映較大范圍內(nèi)材料各組成相綜合影響的

37、平均性能，而不受個(gè)別組成相以及微小不均勻度的影響，特別適用于測(cè)定灰鑄鐵、軸承而不受個(gè)別組成相以及微小不均勻度的影響，特別適用于測(cè)定灰鑄鐵、軸承合金和具有粗大晶粒的金屬材料；合金和具有粗大晶粒的金屬材料； 2）試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)；）試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，數(shù)據(jù)重復(fù)性強(qiáng)； 3）布氏硬度值和抗力強(qiáng)度間存在一定換算關(guān)系。）布氏硬度值和抗力強(qiáng)度間存在一定換算關(guān)系。 布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)：布氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)： 1）是其壓頭為淬火鋼球，由于鋼球本身的變形問題，不能用來測(cè)量過硬）是其壓頭為淬火鋼球，由于鋼球本身的變形問題，不能用來測(cè)量過硬材料的硬度，一般在材料的硬度，一般在HB450以上就不能使用了；以上就不能使

38、用了； 2）由于壓痕較大，不利于對(duì)表面有質(zhì)量要求的成品進(jìn)行硬度檢驗(yàn)。）由于壓痕較大，不利于對(duì)表面有質(zhì)量要求的成品進(jìn)行硬度檢驗(yàn)。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.3.2 洛氏硬度洛氏硬度鑒于布氏硬度存在以上缺點(diǎn)，鑒于布氏硬度存在以上缺點(diǎn)，19191919年，洛克威爾年，洛克威爾(Rockwell)(Rockwell)提出了直提出了直接用壓痕深度來衡量硬度值的洛氏硬度試驗(yàn)。接用壓痕深度來衡量硬度值的洛氏硬度試驗(yàn)。洛氏硬度的壓頭分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。洛氏硬度的壓頭分為硬質(zhì)和軟質(zhì)兩種。硬質(zhì)的由頂角為硬質(zhì)的由頂角為120120的金剛石圓錐的金剛石圓錐體制成，適于測(cè)定

39、淬火鋼材等較硬的體制成，適于測(cè)定淬火鋼材等較硬的金屬材料；軟質(zhì)的為直徑金屬材料；軟質(zhì)的為直徑1.588mm(1/161.588mm(1/16英寸英寸) )的鋼球。的鋼球。0.002KhHR壓頭類型初載荷/kg總載荷/kg表盤刻度顏色應(yīng)用范圍HRA120o金剛石1060黑色7085HRB1.588mm直徑鋼球10100紅色25100HRC120o金剛石圓錐體10150黑色2067金剛石壓頭0.2mm;鋼球壓頭0.26mm RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能表面洛氏硬度表面洛氏硬度由于洛氏硬度試驗(yàn)所用載荷較大，不宜用來測(cè)定極薄工件及各種表面處理層(如表面滲碳、滲氮

40、層等)的硬度。為了解決表面硬度測(cè)量問題，與洛氏硬度的原理一樣，有一種表面洛氏硬度計(jì)，它與普通洛氏硬度不同之處在于： 預(yù)載荷為30N，總載荷比較小； 取常數(shù)K為0.1mm，以0.001mm壓痕殘余增量為一個(gè)硬度單位。 壓頭類型120o金剛石圓錐體1.588mm直徑鋼球標(biāo)度符號(hào)HR15NHR30NHR45NHR15THR30THR45T總載荷10N153045153045測(cè)量范圍68923983177270923582772 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：洛氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)： 簡(jiǎn)便迅速，效率高。洛氏硬度值可以直接從硬度機(jī)表盤上簡(jiǎn)便迅速，效率

41、高。洛氏硬度值可以直接從硬度機(jī)表盤上讀取。讀取。 對(duì)試樣表面造成損傷較小，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗(yàn)。對(duì)試樣表面造成損傷較小，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗(yàn)。 因有預(yù)加載荷，可以消除表面輕微的不平度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的因有預(yù)加載荷，可以消除表面輕微的不平度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。影響。洛氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)：洛氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)： 洛氏硬度是人為定義的，使得不同標(biāo)尺的洛氏硬度值無法洛氏硬度是人為定義的，使得不同標(biāo)尺的洛氏硬度值無法相互比較；相互比較； 由于壓痕小，所以洛氏硬度對(duì)材料組織不均勻性很敏感，由于壓痕小，所以洛氏硬度對(duì)材料組織不均勻性很敏感，測(cè)試結(jié)果比較分散，重復(fù)性差，因而不適用于具有粗大、不均勻測(cè)試結(jié)果比較分散

42、，重復(fù)性差，因而不適用于具有粗大、不均勻組織材料的硬度測(cè)定。組織材料的硬度測(cè)定。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.3.3 維氏硬度維氏硬度 維氏硬度1925年由斯密思(Smith)和桑蘭德(Sandland)提出，在維克爾斯(Vickers)廠最早制造而得名。 維氏硬度的測(cè)定原理和方法基本上與布氏硬度的相同，也是根據(jù)單位壓痕表面積上所承受的壓力來定義硬度值。但維氏硬度測(cè)定所用的壓頭為金剛石制成的四方角錐體，兩相對(duì)面間夾角為136，所加的載荷較小，測(cè)定維氏硬度時(shí)，也是以一定的壓力將壓頭壓入試樣表面，保持一定的時(shí)間后，卸除壓力，于是，在試樣表面上，留下壓痕

43、。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.3.3 維氏硬度維氏硬度載荷為載荷為P P，測(cè)得壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度后，取平均值，測(cè)得壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度后，取平均值d d，代入下式，求得維氏硬度，代入下式，求得維氏硬度，單位為單位為10Pa10Pa，但一般不標(biāo)注單位。，但一般不標(biāo)注單位。221362 sin1.85442oPPHVdd維氏硬度試驗(yàn)時(shí)，所加的載荷為維氏硬度試驗(yàn)時(shí)，所加的載荷為5050，100100，200200，300300，500500，1000N1000N等等6 6種；種；當(dāng)載荷一定時(shí)，即可根據(jù)當(dāng)載荷一定時(shí)，即可根據(jù)d d值，算出維氏硬度值。值，算出維氏

44、硬度值。試驗(yàn)時(shí)，只要測(cè)量壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度的平均值，即可查表求得維氏硬度。試驗(yàn)時(shí)，只要測(cè)量壓痕兩對(duì)角線長(zhǎng)度的平均值，即可查表求得維氏硬度。維氏硬度的表示方法與布氏硬度的相同。維氏硬度的表示方法與布氏硬度的相同。 RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能維氏硬度特別適用于表面硬化層和薄片材料的硬度測(cè)定：維氏硬度特別適用于表面硬化層和薄片材料的硬度測(cè)定：選擇載荷時(shí)，應(yīng)使硬化層或試件的厚度大于選擇載荷時(shí)，應(yīng)使硬化層或試件的厚度大于1.5d1.5d。若不知待測(cè)試件的硬化層厚度，則可在不。若不知待測(cè)試件的硬化層厚度，則可在不同的載荷下，按照從小到大的順序進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)待測(cè)試層厚度

45、較大時(shí)，應(yīng)盡量選用較大的載同的載荷下，按照從小到大的順序進(jìn)行試驗(yàn)。當(dāng)待測(cè)試層厚度較大時(shí)，應(yīng)盡量選用較大的載荷，以減小對(duì)角線測(cè)量的相對(duì)誤差和試件表面層的影響，提高維氏硬度測(cè)定的精度。荷，以減小對(duì)角線測(cè)量的相對(duì)誤差和試件表面層的影響，提高維氏硬度測(cè)定的精度。維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)：維氏硬度試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)： 由于維氏硬度測(cè)試采用四方角錐體壓頭，在各種載荷作用下，所得的由于維氏硬度測(cè)試采用四方角錐體壓頭，在各種載荷作用下，所得的壓痕幾何相似。因此載荷大小可以任意選擇，所得硬度值都相同，不受壓痕幾何相似。因此載荷大小可以任意選擇，所得硬度值都相同，不受布氏硬度測(cè)試方法加載荷和壓頭規(guī)定條件的約束。維氏硬度法測(cè)量范

46、圍布氏硬度測(cè)試方法加載荷和壓頭規(guī)定條件的約束。維氏硬度法測(cè)量范圍較寬，軟硬材料都可以測(cè)試，而不存在洛氏硬度法那種不同標(biāo)尺的硬度較寬，軟硬材料都可以測(cè)試，而不存在洛氏硬度法那種不同標(biāo)尺的硬度無法統(tǒng)一的問題，并且比洛氏硬度法能更好地測(cè)定薄件或薄層的硬度，無法統(tǒng)一的問題，并且比洛氏硬度法能更好地測(cè)定薄件或薄層的硬度，因而常用來測(cè)定表面硬化層以及儀表零件的硬度。因而常用來測(cè)定表面硬化層以及儀表零件的硬度。 由于維氏硬度的壓痕為一輪廓清晰的正方形，其對(duì)角線長(zhǎng)度易于精確由于維氏硬度的壓痕為一輪廓清晰的正方形，其對(duì)角線長(zhǎng)度易于精確測(cè)量，所以精度較布氏硬度法高。測(cè)量，所以精度較布氏硬度法高。 當(dāng)材料的硬度小于

47、當(dāng)材料的硬度小于450HV450HV時(shí)，維氏硬度值與布氏硬度值大致相同。時(shí)，維氏硬度值與布氏硬度值大致相同。維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)：維氏硬度試驗(yàn)的缺點(diǎn)：效率較洛氏硬度法低。但隨著自動(dòng)維氏硬度機(jī)的發(fā)明，這一缺點(diǎn)將會(huì)被效率較洛氏硬度法低。但隨著自動(dòng)維氏硬度機(jī)的發(fā)明，這一缺點(diǎn)將會(huì)被克服?？朔?RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能1.3.4 顯微硬度顯微硬度 布氏、洛氏和維氏三種硬度試驗(yàn)法測(cè)定載荷較大，只能測(cè)得材料組織的平均硬度值。測(cè)定極小范圍內(nèi)物質(zhì)的硬度，或者研究擴(kuò)散層組織、偏析相、硬化層深度以及極薄件等，上述方法就不適用了；此外，像陶瓷這樣的脆性材料，用上述方法所施加

48、的載荷大，則會(huì)容易使陶瓷材料破碎。 顯微硬度試驗(yàn)可解決上述問題。 所謂顯微硬度試驗(yàn)，一般是指測(cè)試載荷小于200g力的硬度試驗(yàn)。常用的有維氏顯微硬度和努氏硬度兩種。顯微硬度計(jì)顯微硬度計(jì)納米硬度計(jì)納米硬度計(jì) RALRAL1 1 材料在靜載荷下的力學(xué)性能材料在靜載荷下的力學(xué)性能維氏顯微硬度維氏顯微硬度維氏顯微硬度試驗(yàn)實(shí)質(zhì)上就是小載荷的維氏硬度試驗(yàn)，其測(cè)試原理和維氏硬度試驗(yàn)相同，并仍用符號(hào)HV表示。但由于測(cè)試載荷小，載荷與壓痕之間的關(guān)系就不一定像維氏硬度試驗(yàn)?zāi)菢?，符合幾何相似原理，因此測(cè)試結(jié)果必須注明載荷大小，以便能進(jìn)行有效的比較。努氏硬度努氏硬度努氏(Knoop)硬度原理與維氏硬度相同，只是壓頭形狀不同。它采用金剛石四角棱錐壓頭，兩長(zhǎng)棱夾角為172.5，兩短棱夾角為130，壓痕形狀是菱形，其中長(zhǎng)對(duì)