材料力學性能塑性變形課件

《材料力學性能》第三章塑性變形§3.1金屬材料塑性變形機制及特點

3.1.1金屬塑性變形的機制常見的塑性變形方式為滑移和孿生滑移是金屬材料在切應力作用下,沿滑移面和滑移方向進行的切變過程?；泼姊品较?滑移系滑移系越多,塑性↑孿生是金屬材料在切應力作用下的一種塑性變形方式,孿生變形可以調整滑移面的方向,使新的滑移系開動,間接對塑性變形有貢獻。(滑移受阻→孿生,變形速度加快)《材料力學性能》第三章塑性變形§3.1金屬材料塑性13.1.2多晶體材料塑性變形的特點1、各晶粒塑性變形的非同時性和不均一性2、各晶粒塑性變形的相互制約性與協(xié)調性《材料力學性能》第三章塑性變形3.1.2多晶體材料塑性變形的特點1、各晶粒塑性變形的非同2§3.2屈服現(xiàn)象及其本質《材料力學性能》第三章塑性變形3.2.1物理屈服現(xiàn)象3.2.2屈服現(xiàn)象的本質位錯增殖理論低碳鋼的物理屈服點及屈服傳播§3.2屈服現(xiàn)象及其本質《材料力學性能》第三章塑33.2.3應變時效《材料力學性能》第三章塑性變形如果在屈服后一定塑性變形處卸載，隨即再拉伸加載，則屈服現(xiàn)象不再出現(xiàn)，若在卸載后在室溫或較高溫度停留較長時間后再拉伸，即物理屈服現(xiàn)象重現(xiàn)、且新的屈服平臺高于卸載時應力—應變曲線。這種現(xiàn)象稱為應變時效。3.2.3應變時效《材料力學性能》第三章塑性變形4§3.3真應力－應變曲線及形變強化規(guī)律真應力—真應變加線可用Hollomon方程來表示：

K－－強化系數(shù)；n－－應變強化指數(shù)。由上式可知，n值越大，材料對繼續(xù)塑性變形得抗力愈高。大多數(shù)金屬材料的應變硬化系數(shù)為0.05～0.5之間。應變強化速率與n意義的區(qū)別：《材料力學性能》第三章塑性變形§3.3真應力－應變曲線及形變強化規(guī)律真應力—真應變加線5《材料力學性能》第三章塑性變形應變硬化速率在相同變形量ε的情況下，n越大，加工硬化速率也高?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形應變硬化速率63.3.2頸縮條件分析頸縮是預示材料斷裂的危險信號?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形出現(xiàn)頸縮時正是負荷－－變形曲線上的最大載荷處。應有：又按體積不變定理：3.3.2頸縮條件分析頸縮是預示材料斷裂的危險信號?！恫?故有：《材料力學性能》第三章塑性變形上式就是頸縮條件。當加工硬化速率等于該處的真應力時，就開始頸縮。dS/dε>S時，硬化作用明顯；dS/dε<S時，加工硬化能力微弱，頸縮開始。故有：《材料力學性能》第三章塑性變形上式就是頸縮條件8又：《材料力學性能》第三章塑性變形得說明頸縮開始時的真應變在數(shù)值上等于應變強化系數(shù)n。當出現(xiàn)頸縮后，材料的受力狀態(tài)從單向拉伸變成三向拉伸，Bridgman對頸部應力狀態(tài)及分布放心后，得到了一個修正式：又：《材料力學性能》第三章塑性變形得說明頸縮開始時的93.3.3形變強化的實際意義金屬的加工硬化，對冷加工成型工藝是很重要的。對于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，零件具有抵抗偶然超載的能力，是安全使用的可靠保證。形變強化是提高材料強度的重要手段，尤其對不能進行熱處理強化的材料?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形3.3.3形變強化的實際意義金屬的加工硬化，對冷加工成型103.3.4韌性的概念及靜力韌度分析定義：材料在靜拉伸時單位體積材料從變形到斷裂所消耗的功叫做靜力韌度?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形靜力韌度表示靜載下材料強度與塑性的最佳配合。3.3.4韌性的概念及靜力韌度分析定義：材料在靜拉伸時11《材料力學性能》第三章塑性變形計算得：提高屈服強度將導致材料韌性降低，材料強度得提高是以犧牲韌性為代價?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形計算得：提高屈服強度將12§3.4應力狀態(tài)對塑性變形的影響3.4.1應力狀態(tài)柔度系數(shù)為了表示應力狀態(tài)對材料塑性變形的影響，引入了應力狀態(tài)柔度系數(shù)a，它的定義為：

應力狀態(tài)柔度系數(shù)a，表征應力狀態(tài)的軟硬?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形§3.4應力狀態(tài)對塑性變形的影響3.4.1應力狀態(tài)柔133.4.2扭轉試驗

1、應力－應變分析《材料力學性能》第三章塑性變形3.4.2扭轉試驗1、應力－應變分析《材料力學性能》142、扭轉試驗及測定的力學性能《材料力學性能》第三章塑性變形根據(jù)扭轉圖，利用材料力學公式,可以計算出:2、扭轉試驗及測定的力學性能《材料力學性能》第三章塑15切變模量扭轉比例極限截面系數(shù)扭轉屈服強度條件抗扭強度真實抗扭強度《材料力學性能》第三章塑性變形切變模量扭轉比例極限截面系數(shù)扭轉屈服強度條件抗扭強度真實抗扭16《材料力學性能》第三章塑性變形扭轉切應變對于塑性材料，因塑性變形很大，彈性變形可忽略，上式求出的總應變看作殘余切應變；對于脆性材料和低塑性材料，彈性變形不能忽略，殘余切應變還應減去彈性切應變γy?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形扭轉切應變對于塑性材料173、扭轉試驗的特點及應用測定拉伸時表現(xiàn)為脆性材料的有關塑性變形抗力指標。精確測定高塑性材料的變形能力和抗力指標。不能顯示材料的體積缺陷，對表面缺陷及硬化層的性能敏感。明確區(qū)分金屬材料最終斷裂方式?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形3、扭轉試驗的特點及應用測定拉伸時表現(xiàn)為脆性材料的有關塑性變183.4.3彎曲試驗《材料力學性能》第三章塑性變形1、彎曲試驗分為三點彎曲和四點彎曲，試樣主要有矩形截面和圓形截面。3.4.3彎曲試驗《材料力學性能》第三章塑性變形19試驗時，在試件跨距的中心測定繞度，繪成P～fmax關系曲線，即彎曲圖?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形由左圖可知，塑性材料的力學性能由拉伸試驗測定，而不采用彎曲試驗；脆性材料根據(jù)彎曲圖求得：試驗時，在試件跨距的中心測定繞度，繪成P～fmax關系曲線，202、彎曲試驗的應用《材料力學性能》第三章塑性變形1、用于測定灰鑄鐵的抗彎強度2、用于測定硬質合金的抗彎強度3、用于陶瓷材料的抗彎強度的測定2、彎曲試驗的應用《材料力學性能》第三章塑性變形1、213.4.4壓縮試驗《材料力學性能》第三章塑性變形公式σbc是條件抗壓強度。真抗壓強度小于或等于條件抗壓強度。3.4.4壓縮試驗《材料力學性能》第三章塑性變形22《材料力學性能》第三章塑性變形《材料力學性能》第三章塑性變形233.4.5硬度《材料力學性能》第三章塑性變形硬度不是金屬獨立的基本性能，它是指金屬在表面上的不大體積內(nèi)抵抗變形或者破裂的能力。硬度試驗按其試驗方法的物理意義可分為刻劃硬度、回跳硬度(肖氏硬度)和壓入硬度?？虅澯捕戎饕碚鞑牧蠈η袛嗍狡茐牡目沽?；回跳硬度主要表征材料彈性比功大??；壓入法型硬度試驗則表征金屬抵抗變形的能力。壓入法型(側壓)加載方式屬于極“軟”性的應力狀態(tài)，a>2，即最大切應力遠遠大于最大正應力，所以在這種加載方式下幾乎所有金屬材料都會發(fā)生塑性變形，而起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形的抗力(即形變強化能力)就直接決定壓入硬度值的大小。3.4.5硬度《材料力學性能》第三章塑性變形241、布氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形布氏硬度試驗的基本原理

在直徑D的鋼珠（淬火鋼或硬質合金球）上，加一定負荷P，壓入被試金屬的表面，保持規(guī)定時間卸除壓力，根據(jù)金屬表面壓痕的陷凹面積F凹計算出應力值，以此值作為硬度值大小的計量指標。1、布氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形布氏硬度252、布氏硬度試驗規(guī)程《材料力學性能》第三章塑性變形

布氏硬度試驗的基本條件是負荷P和鋼球直徑D必須事先確定，這樣所得數(shù)據(jù)才能進行比較。壓痕直徑d和鋼球直徑D的比值也不能太大或太小，否則所得HB值失真，只有二者的比值在一定范圍(0.2D<d<0.5D)才能得到可靠的數(shù)據(jù)。因此，在生產(chǎn)上應用這一試驗時，就要求采用不同的P和D的搭配?，F(xiàn)在問題是，如果采用不同的P和D的搭配進行試驗時，對P和D應該采取什么樣的規(guī)定條件才能保證同一材料得到同樣的HB值？2、布氏硬度試驗規(guī)程《材料力學性能》第三章塑性變形26相似原理《材料力學性能》第三章塑性變形如果要得到相等的HB值，就必須使二者的壓人角φ相等，要保證所得壓人角φ相等，必須使P/D2為一常數(shù)，只有這樣才能保證對同一材料得到相同的HB值。這就是對P和D必須規(guī)定的條件。相似原理《材料力學性能》第三章塑性變形如果要得到相等273、布氏硬度試驗的優(yōu)缺點和適用范圍《材料力學性能》第三章塑性變形優(yōu)點：代表性全面，因為其壓痕面積較大，能反映金屬表面較大體積范圍內(nèi)各組成相綜合平均的性能數(shù)據(jù)，故特別適宜于測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶?；虼执蠼M成相的金屬材料。試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定。試驗數(shù)據(jù)從小到大都可以統(tǒng)一起來。缺點：鋼球本身變形問題。對HB>450以上的太硬材料，因鋼球變形已很顯著，影響所測數(shù)據(jù)的正確性，因此不能使用。由于壓痕較大，不宜于某些表面不允許有較大壓痕的成品檢驗，也不宜于薄件試驗。此外，因需測量d值，故被測處要求平穩(wěn)，操作和測量都需較長時間，故在要求迅速檢定大量成品時不適合。3、布氏硬度試驗的優(yōu)缺點和適用范圍《材料力學性能》第三章282、洛氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度的測量原理洛氏硬度是以壓痕陷凹深度作為計量硬度值的指標。洛氏硬度的壓頭分硬質和軟質兩種。硬質的由頂角為120°的金鋼石圓錐體制成，適于測定淬火鋼材等較硬的金屬材料；軟質的為直徑1/16“(1.5875mm)或1/8”(3.175mm)的鋼球，適于退火鋼、有色金屬等較軟材料硬度值的測定。洛氏硬度所加負荷根據(jù)被試金屬本身硬軟不等作不同規(guī)定，隨不同壓頭和所加不同負荷的搭配出現(xiàn)了各種稱號的洛氏硬度級。生產(chǎn)上用得最多的是A級、B級和C級，即HRA(金鋼石圓錐壓頭、60kgf負荷)，HRB(1/16"鋼球壓頭、100kgf負荷)和HRC(金鋼石圓錐壓頭、150kgf負荷)，而其中又以HRC用得最普遍。2、洛氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度29洛氏硬度的測量方法《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度試驗過程示意圖洛氏硬度的測量方法《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏30洛氏硬度試驗的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度試驗避免了布氏硬度試驗所存在的缺點。它的優(yōu)點是：

1)因有硬質、軟質兩種壓頭，故適于各種不同硬質材料的檢驗，不存在壓頭變形問題；

2)壓痕小，不傷工件表面；

3)操作迅速，立即得出數(shù)據(jù)，生產(chǎn)效率高，適用于大量生產(chǎn)中的成品檢驗。

缺點是：用不同硬度級測得的硬度值無法統(tǒng)一起來，無法進行比較。洛氏硬度試驗的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形洛31維氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形維氏硬度試驗法開始于1925年。維氏硬度的測定原理和布氏硬度相同,也是根據(jù)單位壓痕陷凹面積上承受的負荷，即應力值作為硬度值的計量指標。所不同的是維氏硬度采用錐面夾角為136°的四方角錐體，由金鋼石制成。維氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形維氏硬度試驗法32采用四方角錐，是針對布氏硬度的負荷P和鋼球直徑D之間必須遵循P/D2為定值的這一制約關系的缺點而提出來的。采用了四方角錐，當負荷改變時壓人角不變，因此負荷可以任意選擇，這是維氏硬度試驗最主要的特點，也是最大的優(yōu)點?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形采用四方角錐，是針對布氏硬度的負荷P和鋼球直徑D之間必須遵循33維氏硬度的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形不存在布氏那種負荷P和壓頭直徑D的規(guī)定條件的約束，以及壓頭變形問題；也不存在洛氏那種硬度值無法統(tǒng)一的問題；它和洛氏一樣可以試驗任何軟硬的材料，并且比洛氏能更好地測試極薄件(或薄層)的硬度此外洛氏由于是以壓痕深度為計量指標，而壓痕深度總比壓痕寬度要小些，故其相對誤差也越大些。維氏硬度試驗具有另外兩種試驗的優(yōu)點而摒棄了它們的缺點，此外還有它本身突出的特點——負荷大小可任意選擇。唯一缺點是硬度值需通過測量對角線后才能計算(或查表)出來，因此生產(chǎn)效率沒有洛氏高。維氏硬度的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形不存在344、顯微硬度《材料力學性能》第三章塑性變形前面介紹的三種硬度試驗法由于測定載荷較大，只能測得材料組織的平均硬度值。

測定極小范圍內(nèi)物質的硬度或者研究擴散層組織、偏析相、硬化層深度以及極薄板等等、陶瓷等脆性材料的硬度就需要使用顯微硬度。所謂顯微硬度試驗一般是指測試載荷小于2N力的硬度試驗。常用的有顯微維氏硬度和努氏硬度二種。

4、顯微硬度《材料力學性能》第三章塑性變形前面介紹的35顯微維氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形顯微維氏硬度試驗實質上就是小載荷的維氏硬度試驗，其測試原理和維氏硬度拭驗相同，故硬度值可用式(4—8)計算，并仍用符號HV表示。但由于測試載荷小，載荷與壓痕之間的關系就不一定像維氏硬度試驗那樣符合幾何相似原理。因此測試結果必須注明載荷大小，以便能進行有效地比較：如340HV0.1表示用1N的載荷側得的維氏顯微硬度為340．而340HV0.05則是表示用0.05N的載荷測得的硬度為340。

顯微維氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形顯微維氏硬36努氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形努氏壓頭是一菱形的金剛錐體，在縱向上錐體的頂角為172.5°，橫向上錐體的頂角為130°，壓痕的長短對角線長度之比約7：1，壓痕的深度約為其長度的1/30。努氏硬度按以下公式計算:(1)在測量滲碳(或氮化)淬硬層的硬度分布時，努氏壓痕的排列與分布較維氏更緊湊；

(2)在相同的對角線長度下(努氏壓痕以長對角線計)，努氏壓痕的深度與面積只有維氏壓痕的15％，這對測量薄層硬度，例如電鍍層特別適宜，而在測量脆性材料如玻璃，陶瓷的硬度時，在壓痕周圍不容易碎裂，因為斷裂傾向是和受應力材料的體積成正比的，所以努氏硬度在—些特定的場合下使用時更方便。努氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形努氏壓頭是一菱375、肖氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形肖氏硬度又叫回跳硬度．其測定原理是將—定重量的具有金剛石圓頭或鋼球的標準沖頭從一定高度h0自由下落到試件表面，然后由于試件的彈性變形使其回跳到某一高度h，用這兩個高度的比值來計算肖氏硬度值，即：硬度值的大小取決于材料的彈性性質。因此，彈性模數(shù)不同的材料，其結果不能相互比較。

肖氏硬度具有操作簡便，測量迅速，壓痕小．攜帶方便，可到現(xiàn)場進行測試等特點，主要用于檢驗軋輥的質量和一些大型工件．如機床床面、導軌，曲軸、大齒輪等的役度。其缺點是測定結果的精度較低，重復性差。

5、肖氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形38《材料力學性能》第三章塑性變形§3.1金屬材料塑性變形機制及特點

3.1.1金屬塑性變形的機制常見的塑性變形方式為滑移和孿生滑移是金屬材料在切應力作用下,沿滑移面和滑移方向進行的切變過程?；泼姊品较?滑移系滑移系越多,塑性↑孿生是金屬材料在切應力作用下的一種塑性變形方式,孿生變形可以調整滑移面的方向,使新的滑移系開動,間接對塑性變形有貢獻。(滑移受阻→孿生,變形速度加快)《材料力學性能》第三章塑性變形§3.1金屬材料塑性393.1.2多晶體材料塑性變形的特點1、各晶粒塑性變形的非同時性和不均一性2、各晶粒塑性變形的相互制約性與協(xié)調性《材料力學性能》第三章塑性變形3.1.2多晶體材料塑性變形的特點1、各晶粒塑性變形的非同40§3.2屈服現(xiàn)象及其本質《材料力學性能》第三章塑性變形3.2.1物理屈服現(xiàn)象3.2.2屈服現(xiàn)象的本質位錯增殖理論低碳鋼的物理屈服點及屈服傳播§3.2屈服現(xiàn)象及其本質《材料力學性能》第三章塑413.2.3應變時效《材料力學性能》第三章塑性變形如果在屈服后一定塑性變形處卸載，隨即再拉伸加載，則屈服現(xiàn)象不再出現(xiàn)，若在卸載后在室溫或較高溫度停留較長時間后再拉伸，即物理屈服現(xiàn)象重現(xiàn)、且新的屈服平臺高于卸載時應力—應變曲線。這種現(xiàn)象稱為應變時效。3.2.3應變時效《材料力學性能》第三章塑性變形42§3.3真應力－應變曲線及形變強化規(guī)律真應力—真應變加線可用Hollomon方程來表示：

K－－強化系數(shù)；n－－應變強化指數(shù)。由上式可知，n值越大，材料對繼續(xù)塑性變形得抗力愈高。大多數(shù)金屬材料的應變硬化系數(shù)為0.05～0.5之間。應變強化速率與n意義的區(qū)別：《材料力學性能》第三章塑性變形§3.3真應力－應變曲線及形變強化規(guī)律真應力—真應變加線43《材料力學性能》第三章塑性變形應變硬化速率在相同變形量ε的情況下，n越大，加工硬化速率也高。《材料力學性能》第三章塑性變形應變硬化速率443.3.2頸縮條件分析頸縮是預示材料斷裂的危險信號。《材料力學性能》第三章塑性變形出現(xiàn)頸縮時正是負荷－－變形曲線上的最大載荷處。應有：又按體積不變定理：3.3.2頸縮條件分析頸縮是預示材料斷裂的危險信號?！恫?5故有：《材料力學性能》第三章塑性變形上式就是頸縮條件。當加工硬化速率等于該處的真應力時，就開始頸縮。dS/dε>S時，硬化作用明顯；dS/dε<S時，加工硬化能力微弱，頸縮開始。故有：《材料力學性能》第三章塑性變形上式就是頸縮條件46又：《材料力學性能》第三章塑性變形得說明頸縮開始時的真應變在數(shù)值上等于應變強化系數(shù)n。當出現(xiàn)頸縮后，材料的受力狀態(tài)從單向拉伸變成三向拉伸，Bridgman對頸部應力狀態(tài)及分布放心后，得到了一個修正式：又：《材料力學性能》第三章塑性變形得說明頸縮開始時的473.3.3形變強化的實際意義金屬的加工硬化，對冷加工成型工藝是很重要的。對于工作中的零件，也要求材料有一定的加工硬化能力，零件具有抵抗偶然超載的能力，是安全使用的可靠保證。形變強化是提高材料強度的重要手段，尤其對不能進行熱處理強化的材料?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形3.3.3形變強化的實際意義金屬的加工硬化，對冷加工成型483.3.4韌性的概念及靜力韌度分析定義：材料在靜拉伸時單位體積材料從變形到斷裂所消耗的功叫做靜力韌度。《材料力學性能》第三章塑性變形靜力韌度表示靜載下材料強度與塑性的最佳配合。3.3.4韌性的概念及靜力韌度分析定義：材料在靜拉伸時49《材料力學性能》第三章塑性變形計算得：提高屈服強度將導致材料韌性降低，材料強度得提高是以犧牲韌性為代價?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形計算得：提高屈服強度將50§3.4應力狀態(tài)對塑性變形的影響3.4.1應力狀態(tài)柔度系數(shù)為了表示應力狀態(tài)對材料塑性變形的影響，引入了應力狀態(tài)柔度系數(shù)a，它的定義為：

應力狀態(tài)柔度系數(shù)a，表征應力狀態(tài)的軟硬?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形§3.4應力狀態(tài)對塑性變形的影響3.4.1應力狀態(tài)柔513.4.2扭轉試驗

1、應力－應變分析《材料力學性能》第三章塑性變形3.4.2扭轉試驗1、應力－應變分析《材料力學性能》522、扭轉試驗及測定的力學性能《材料力學性能》第三章塑性變形根據(jù)扭轉圖，利用材料力學公式,可以計算出:2、扭轉試驗及測定的力學性能《材料力學性能》第三章塑53切變模量扭轉比例極限截面系數(shù)扭轉屈服強度條件抗扭強度真實抗扭強度《材料力學性能》第三章塑性變形切變模量扭轉比例極限截面系數(shù)扭轉屈服強度條件抗扭強度真實抗扭54《材料力學性能》第三章塑性變形扭轉切應變對于塑性材料，因塑性變形很大，彈性變形可忽略，上式求出的總應變看作殘余切應變；對于脆性材料和低塑性材料，彈性變形不能忽略，殘余切應變還應減去彈性切應變γy。《材料力學性能》第三章塑性變形扭轉切應變對于塑性材料553、扭轉試驗的特點及應用測定拉伸時表現(xiàn)為脆性材料的有關塑性變形抗力指標。精確測定高塑性材料的變形能力和抗力指標。不能顯示材料的體積缺陷，對表面缺陷及硬化層的性能敏感。明確區(qū)分金屬材料最終斷裂方式。《材料力學性能》第三章塑性變形3、扭轉試驗的特點及應用測定拉伸時表現(xiàn)為脆性材料的有關塑性變563.4.3彎曲試驗《材料力學性能》第三章塑性變形1、彎曲試驗分為三點彎曲和四點彎曲，試樣主要有矩形截面和圓形截面。3.4.3彎曲試驗《材料力學性能》第三章塑性變形57試驗時，在試件跨距的中心測定繞度，繪成P～fmax關系曲線，即彎曲圖?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形由左圖可知，塑性材料的力學性能由拉伸試驗測定，而不采用彎曲試驗；脆性材料根據(jù)彎曲圖求得：試驗時，在試件跨距的中心測定繞度，繪成P～fmax關系曲線，582、彎曲試驗的應用《材料力學性能》第三章塑性變形1、用于測定灰鑄鐵的抗彎強度2、用于測定硬質合金的抗彎強度3、用于陶瓷材料的抗彎強度的測定2、彎曲試驗的應用《材料力學性能》第三章塑性變形1、593.4.4壓縮試驗《材料力學性能》第三章塑性變形公式σbc是條件抗壓強度。真抗壓強度小于或等于條件抗壓強度。3.4.4壓縮試驗《材料力學性能》第三章塑性變形60《材料力學性能》第三章塑性變形《材料力學性能》第三章塑性變形613.4.5硬度《材料力學性能》第三章塑性變形硬度不是金屬獨立的基本性能，它是指金屬在表面上的不大體積內(nèi)抵抗變形或者破裂的能力。硬度試驗按其試驗方法的物理意義可分為刻劃硬度、回跳硬度(肖氏硬度)和壓入硬度。刻劃硬度主要表征材料對切斷式破壞的抗力；回跳硬度主要表征材料彈性比功大小；壓入法型硬度試驗則表征金屬抵抗變形的能力。壓入法型(側壓)加載方式屬于極“軟”性的應力狀態(tài)，a>2，即最大切應力遠遠大于最大正應力，所以在這種加載方式下幾乎所有金屬材料都會發(fā)生塑性變形，而起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形的抗力(即形變強化能力)就直接決定壓入硬度值的大小。3.4.5硬度《材料力學性能》第三章塑性變形621、布氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形布氏硬度試驗的基本原理

在直徑D的鋼珠（淬火鋼或硬質合金球）上，加一定負荷P，壓入被試金屬的表面，保持規(guī)定時間卸除壓力，根據(jù)金屬表面壓痕的陷凹面積F凹計算出應力值，以此值作為硬度值大小的計量指標。1、布氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形布氏硬度632、布氏硬度試驗規(guī)程《材料力學性能》第三章塑性變形

布氏硬度試驗的基本條件是負荷P和鋼球直徑D必須事先確定，這樣所得數(shù)據(jù)才能進行比較。壓痕直徑d和鋼球直徑D的比值也不能太大或太小，否則所得HB值失真，只有二者的比值在一定范圍(0.2D<d<0.5D)才能得到可靠的數(shù)據(jù)。因此，在生產(chǎn)上應用這一試驗時，就要求采用不同的P和D的搭配?，F(xiàn)在問題是，如果采用不同的P和D的搭配進行試驗時，對P和D應該采取什么樣的規(guī)定條件才能保證同一材料得到同樣的HB值？2、布氏硬度試驗規(guī)程《材料力學性能》第三章塑性變形64相似原理《材料力學性能》第三章塑性變形如果要得到相等的HB值，就必須使二者的壓人角φ相等，要保證所得壓人角φ相等，必須使P/D2為一常數(shù)，只有這樣才能保證對同一材料得到相同的HB值。這就是對P和D必須規(guī)定的條件。相似原理《材料力學性能》第三章塑性變形如果要得到相等653、布氏硬度試驗的優(yōu)缺點和適用范圍《材料力學性能》第三章塑性變形優(yōu)點：代表性全面，因為其壓痕面積較大，能反映金屬表面較大體積范圍內(nèi)各組成相綜合平均的性能數(shù)據(jù)，故特別適宜于測定灰鑄鐵、軸承合金等具有粗大晶?；虼执蠼M成相的金屬材料。試驗數(shù)據(jù)穩(wěn)定。試驗數(shù)據(jù)從小到大都可以統(tǒng)一起來。缺點：鋼球本身變形問題。對HB>450以上的太硬材料，因鋼球變形已很顯著，影響所測數(shù)據(jù)的正確性，因此不能使用。由于壓痕較大，不宜于某些表面不允許有較大壓痕的成品檢驗，也不宜于薄件試驗。此外，因需測量d值，故被測處要求平穩(wěn)，操作和測量都需較長時間，故在要求迅速檢定大量成品時不適合。3、布氏硬度試驗的優(yōu)缺點和適用范圍《材料力學性能》第三章662、洛氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度的測量原理洛氏硬度是以壓痕陷凹深度作為計量硬度值的指標。洛氏硬度的壓頭分硬質和軟質兩種。硬質的由頂角為120°的金鋼石圓錐體制成，適于測定淬火鋼材等較硬的金屬材料；軟質的為直徑1/16“(1.5875mm)或1/8”(3.175mm)的鋼球，適于退火鋼、有色金屬等較軟材料硬度值的測定。洛氏硬度所加負荷根據(jù)被試金屬本身硬軟不等作不同規(guī)定，隨不同壓頭和所加不同負荷的搭配出現(xiàn)了各種稱號的洛氏硬度級。生產(chǎn)上用得最多的是A級、B級和C級，即HRA(金鋼石圓錐壓頭、60kgf負荷)，HRB(1/16"鋼球壓頭、100kgf負荷)和HRC(金鋼石圓錐壓頭、150kgf負荷)，而其中又以HRC用得最普遍。2、洛氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度67洛氏硬度的測量方法《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度試驗過程示意圖洛氏硬度的測量方法《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏68洛氏硬度試驗的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形洛氏硬度試驗避免了布氏硬度試驗所存在的缺點。它的優(yōu)點是：

1)因有硬質、軟質兩種壓頭，故適于各種不同硬質材料的檢驗，不存在壓頭變形問題；

2)壓痕小，不傷工件表面；

3)操作迅速，立即得出數(shù)據(jù)，生產(chǎn)效率高，適用于大量生產(chǎn)中的成品檢驗。

缺點是：用不同硬度級測得的硬度值無法統(tǒng)一起來，無法進行比較。洛氏硬度試驗的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形洛69維氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形維氏硬度試驗法開始于1925年。維氏硬度的測定原理和布氏硬度相同,也是根據(jù)單位壓痕陷凹面積上承受的負荷，即應力值作為硬度值的計量指標。所不同的是維氏硬度采用錐面夾角為136°的四方角錐體，由金鋼石制成。維氏硬度《材料力學性能》第三章塑性變形維氏硬度試驗法70采用四方角錐，是針對布氏硬度的負荷P和鋼球直徑D之間必須遵循P/D2為定值的這一制約關系的缺點而提出來的。采用了四方角錐，當負荷改變時壓人角不變，因此負荷可以任意選擇，這是維氏硬度試驗最主要的特點，也是最大的優(yōu)點?！恫牧狭W性能》第三章塑性變形采用四方角錐，是針對布氏硬度的負荷P和鋼球直徑D之間必須遵循71維氏硬度的優(yōu)缺點《材料力學性能》第三章塑性變形不存在布氏那種負荷P和壓頭直徑D的規(guī)定條件的約束，以及壓頭變形問題；也不存在洛氏那種硬度值無法統(tǒng)一的問題；它和洛氏一樣可以試驗任