金屬的機(jī)械性能及其測量方法課件

關(guān)于金屬的機(jī)械性能及其測量方法第1頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三課題一:金屬的機(jī)械性能及其測量方法第2頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三⑴定義:指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。

⑵應(yīng)用:強(qiáng)度是機(jī)械零件(或工程構(gòu)件)在設(shè)計(jì)、加工、使用過程中的主要性能指標(biāo)，特別是選材和設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。

一.強(qiáng)度

1.強(qiáng)度的概念:第3頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三⑴拉伸試樣(GB/T228-2002)

⑵力—伸長曲線(以低碳鋼試樣為例):拉伸試驗(yàn)中得出的拉伸力與伸長量的關(guān)系曲線

⑶應(yīng)力應(yīng)變曲線

一.強(qiáng)度

2.強(qiáng)度的測定——拉伸實(shí)驗(yàn)第4頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0拉伸試樣(GB/T228-2002)第5頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三圓形拉伸試樣的外形尺寸doDRh一般D螺紋D一般R螺紋R一般h螺紋h2545M36512.530402034M3051025301528M2447.520251016M164510158131233.51012511M933.51010第6頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三圓形拉伸試樣標(biāo)距L0內(nèi)的允許偏差公稱直徑d0L0d0max-d0min<10±0.1±0.10.02≥10±0.2±0.10.05第7頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三彈性變形階段屈服階段強(qiáng)化階段頸縮現(xiàn)象力—伸長曲線<低碳鋼試樣>第8頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三力—伸長曲線<鑄鐵試樣>第9頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三ΔLF0

脆性材料的拉伸曲線<與低碳鋼試樣相對(duì)比>脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現(xiàn)象

第10頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三⑴屈服點(diǎn):在拉伸試驗(yàn)過程中,載荷不增加,試樣仍能繼續(xù)伸長時(shí)的應(yīng)力,用符號(hào)σs表示。對(duì)于無明顯屈服現(xiàn)象的脆性材料,其屈服點(diǎn)為試樣卸除載荷后,其標(biāo)距部分的殘余伸長率達(dá)到試樣標(biāo)距長度的0.2%時(shí)的應(yīng)力,用符號(hào)σ0.2表示。⑵抗拉強(qiáng)度:材料在斷裂前所能承受的最大應(yīng)力,用符號(hào)σb表示

一.強(qiáng)度

3.強(qiáng)度指標(biāo)第11頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三FsA0σs=屈服點(diǎn)

應(yīng)用:σs和σ0.2常作為零件選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)。脆性材料的屈服點(diǎn):ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=計(jì)算公式:第12頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三

σb=FbA0抗拉強(qiáng)度應(yīng)用:脆性材料制作機(jī)械零件和工程構(gòu)件時(shí)的選材和設(shè)計(jì)的依據(jù)計(jì)算公式:第13頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖第14頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三1.定義:金屬材料斷裂前發(fā)生永久變形的能力。

2.衡量指標(biāo):⑴伸長率:試樣拉斷后,標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距的百分比⑵斷面收縮率:試樣拉斷后,頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比

二.塑性

第15頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三伸長率(δ)l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷后的標(biāo)距(mm)l0——試樣的原始標(biāo)距(mm)第16頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三斷面收縮率(Ψ)S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣原始橫截面積(mm2)S1——頸縮處的橫截面積(mm2)第17頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三1.定義:金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力2.沖擊試樣3.沖擊試驗(yàn)原理及方法

三.韌性

第18頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三

計(jì)算公式:Ak=GH1

-GH2

=G(H1

-H2)試樣被沖斷過程中吸收的能量即沖擊吸收功(Ak)等于擺錘沖擊試樣前后的勢能差。試驗(yàn)過程如圖所示:沖擊韌度(ak):沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積沖擊試驗(yàn)原理及方法第19頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三1.布氏硬度:原理、應(yīng)用、優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)2.洛氏硬度:原理、應(yīng)用、優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)

四.硬度

3.維氏硬度:原理、應(yīng)用、優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)第20頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三布氏硬度=

PA凹=2PπD[D-（D2-d2）?]布氏硬度1.原理:第21頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三2.應(yīng)用:測量比較軟的材料。⑴測量范圍:HBS<450、HBW<650的金屬材料⑵檢測面表面粗糙度:Ra≤0.8⑶試件或零件的最小厚度≥10d⑷壓痕中心應(yīng)距試樣邊緣的距離≥5d布氏硬度3.優(yōu)缺點(diǎn):壓痕大、測量準(zhǔn)確,但不能測量成品件第22頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三4.實(shí)驗(yàn)(錄像)布氏硬度第23頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三1.原理:

加初載荷加主載荷卸除主載荷讀硬度值洛氏硬度第24頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三2.應(yīng)用范圍:常用洛氏硬度標(biāo)度的試驗(yàn)范圍20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB60~85600N120°金剛石圓錐體HRA洛氏硬度硬質(zhì)合金、碳化物、表面淬火鋼、硬化薄鋼板銅合金、退火鋼、鋁合金、可鍛鑄鐵淬火鋼、冷硬鑄鐵、珠光體、可鍛鑄鐵、鈦合金第25頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三⑴優(yōu)點(diǎn):操作簡便、迅速,效率高,可直接讀出硬度數(shù)值,主要用于測量成品件及高硬度的材料⑵缺點(diǎn):壓痕小,當(dāng)材料內(nèi)部組織不均勻時(shí),硬度數(shù)值波動(dòng)較大,需在不同部位測試多次,再取其平均值3.優(yōu)缺點(diǎn):洛氏硬度第26頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三4.實(shí)驗(yàn)(錄像)洛氏硬度第27頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三1.原理:

維氏硬度

維氏硬度試驗(yàn)原理與布氏硬度試驗(yàn)原理相似。區(qū)別在于維氏硬度的壓頭是兩相對(duì)面夾角為136°的正四棱錐金剛石。試驗(yàn)時(shí)，在規(guī)定試驗(yàn)力F的作用下，壓頭壓入試件表面，保持一定時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力，測量壓痕兩對(duì)角線長度，求其平均值d，用以計(jì)算出壓痕表面積。單位壓痕表面積所承受試驗(yàn)力的大小即為維氏硬度值，用符號(hào)HV表示。

HV=0.1891

Fd2第28頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三2.應(yīng)用:測量金屬鍍層、薄片材料和化學(xué)熱處理后的表面硬度維氏硬度3.優(yōu)缺點(diǎn):⑴優(yōu)點(diǎn):試驗(yàn)力小,壓痕深度淺,輪廓清晰,數(shù)字準(zhǔn)確可靠;試驗(yàn)力可在很大范圍內(nèi)選擇(49.03～980.8N),可測量從很軟到很硬的材料⑵缺點(diǎn):操作緩慢、效率低,對(duì)試樣表面質(zhì)量要求較高第29頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三

五.熱處理零件的質(zhì)量檢驗(yàn)類別第30頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三表1最終熱處理各類制件硬度和機(jī)械性能檢驗(yàn)

熱處理制件檢驗(yàn)類別<HB5013-1996>類別檢驗(yàn)項(xiàng)目硬度機(jī)械性能Ⅰ100%100%從每個(gè)制件余量上截取試樣Ⅱ100%同熔煉號(hào)的每熱處理爐次抽查制件或試樣,大制件按熔煉號(hào)或按同熔煉號(hào)的熱處理爐批抽查制件或試件(以Ⅱ大表示)Ⅲ100%不檢驗(yàn)Ⅳ10%不檢驗(yàn)第31頁，講稿共33頁，2023年5月2日，星期三

熱處理制件檢驗(yàn)類別<HB5013-1996>注意:⑴對(duì)于圖樣中只注有拉伸強(qiáng)度要求者,熱處理后,允許用硬度檢驗(yàn)代替⑵用作制造小制件的棒材或管材等熱處理后,應(yīng)100%檢驗(yàn)硬度.長