金属的机械性能及其测量方法课件.ppt

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1、关于金属的机械性能及其测关于金属的机械性能及其测量方法量方法现在学习的是第1页，共33页课题一:金属的机械性能及其测量方法 现在学习的是第2页，共33页定义定义:指金属在指金属在静载荷静载荷作用下，抵抗作用下，抵抗塑性变形塑性变形或或断裂断裂的能力。的能力。应用应用:强度是机械零件强度是机械零件(或工程构件或工程构件)在设计、加工、在设计、加工、使用过程中的主要性能指标，特别是使用过程中的主要性能指标，特别是选材选材和和设计设计的主的主要依据。要依据。一一.强度强度 1.1.强度的概念强度的概念:现在学习的是第3页，共33页拉伸试样拉伸试样(GB/T228-2002)(GB/T228-2002

2、)力力伸长曲线伸长曲线(以低碳钢试样为例以低碳钢试样为例):):拉伸试验中拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线得出的拉伸力与伸长量的关系曲线 应力应变曲线应力应变曲线 一一.强度强度 2.2.强度的测定强度的测定拉伸实验拉伸实验现在学习的是第4页，共33页长试样：长试样：L L0 0 =1010d d0 0短试样：短试样：L L0 0 =5 5d d0 0拉伸试样拉伸试样(GB/T228-2002)(GB/T228-2002)现在学习的是第5页，共33页圆形拉伸试样的外形尺寸圆形拉伸试样的外形尺寸dodoD DR Rh h一般一般D D螺纹螺纹D D一般一般R R螺纹螺纹R R一般一般h

3、h螺纹螺纹h h25254545M36M365 512.512.53030404020203434M30M305 510102525303015152828M24M244 47.57.52020252510101616M16M164 45 5101015158 81313M14M143 34 4101015156 61212M12M123 33.53.5101012125 51111M9M93 33.53.510101010现在学习的是第6页，共33页圆形拉伸试样标距圆形拉伸试样标距L L0 0内的允许偏差内的允许偏差公称直径d0L0d0max-d0min100.10.10.02100.20.

4、10.05现在学习的是第7页，共33页弹性变形阶段弹性变形阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩现象颈缩现象力力伸长曲线伸长曲线 现在学习的是第8页，共33页力力伸长曲线伸长曲线 现在学习的是第9页，共33页LF0 0 脆性材料的拉伸曲线脆性材料的拉伸曲线 脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象脆性材料在断裂前没有明显的屈服现象 现在学习的是第10页，共33页屈服点屈服点:在拉伸试验过程中在拉伸试验过程中,载荷不增加载荷不增加,试样仍试样仍能继续伸长时的应力能继续伸长时的应力,用符号用符号s s表示。表示。对于无明显屈服现象的脆性材料对于无明显屈服现象的脆性材料,其屈服点为试样其屈服点为试样卸除

5、载荷后卸除载荷后,其标距部分的其标距部分的残余伸长率残余伸长率达到试样标距长达到试样标距长度的度的0.2%0.2%时的应力时的应力,用符号用符号0.20.2表示。表示。抗拉强度抗拉强度:材料在断裂前所能承受的材料在断裂前所能承受的最大应力最大应力,用用符号符号b b表示表示 一一.强度强度 3.3.强度指标强度指标现在学习的是第11页，共33页FsA0s=屈服点屈服点 应用应用:s s和和0.20.2常作为零件选材和设计的依据。常作为零件选材和设计的依据。脆性材料的屈服点脆性材料的屈服点:LF0 0F0.20.2%L0F0.2A00.2=计算公式计算公式:现在学习的是第12页，共33页 b=F

6、bA0抗拉强度抗拉强度应用应用:脆性材料脆性材料制作机械零件和工程构件时的选材和设制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据计的依据计算公式计算公式:现在学习的是第13页，共33页应力应力-应变曲线图应变曲线图现在学习的是第14页，共33页1.1.定义定义:金属材料断裂前发生永久变形的能力。金属材料断裂前发生永久变形的能力。2.2.衡量指标衡量指标:伸长率伸长率:试样拉断后试样拉断后,标距的伸长与原始标距的标距的伸长与原始标距的百分比百分比断面收缩率断面收缩率:试样拉断后试样拉断后,颈缩处的横截面积的缩颈缩处的横截面积的缩减量与原始横截面积的百分比减量与原始横截面积的百分比 二二.塑性塑性 现

7、在学习的是第15页，共33页伸长率伸长率()l1-l0l0100%=l l1 1试样拉断后的标距试样拉断后的标距(mm)(mm)l l0 0试样的原始标距试样的原始标距(mm)(mm)现在学习的是第16页，共33页断面收缩率断面收缩率()()S0-S1S0=100%S S0 0试样原始横截面积试样原始横截面积(mm(mm2 2)S S1 1颈缩处的横截面积颈缩处的横截面积(mm(mm2 2)现在学习的是第17页，共33页1.1.定义定义:金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力力2.2.冲击试样冲击试样3.3.冲击试验原理冲击试验原理 及方法及方法 三三.韧性

8、韧性 现在学习的是第18页，共33页 计算公式计算公式:A Ak k=GHGH1 1 -GH-GH2 2 =G=G(H H1 1 -H-H2 2)试样被冲断过程试样被冲断过程中吸收的能量即冲击中吸收的能量即冲击吸收功吸收功(A Ak k)等于摆锤等于摆锤冲击试样前后的势冲击试样前后的势能差。能差。试验过程如图所示试验过程如图所示:冲击韧度冲击韧度(a ak k):):冲击吸收功除以试样缺口处截面积冲击吸收功除以试样缺口处截面积冲击试验原理及方法冲击试验原理及方法现在学习的是第19页，共33页1.1.布氏硬度布氏硬度:原理、应用、优缺点、实验原理、应用、优缺点、实验2.2.洛氏硬度洛氏硬度:原理

9、、应用、优缺点、实验原理、应用、优缺点、实验 四四.硬度硬度 3.3.维氏硬度维氏硬度:原理、应用、优缺点、实验原理、应用、优缺点、实验现在学习的是第20页，共33页布氏硬度布氏硬度=P A凹凹=2PDD-（D-d）布氏硬度布氏硬度1.1.原理原理:现在学习的是第21页，共33页2.2.应用应用:测量比较软的材料。测量比较软的材料。测量范围测量范围:HBS450HBS450、HBW650HBW650的金属材料的金属材料检测面表面粗糙度检测面表面粗糙度:Ra0.8Ra0.8试件或零件的试件或零件的最小厚度最小厚度10d10d压痕中心应距试样压痕中心应距试样边缘的距离边缘的距离5d5d布氏硬度布氏

10、硬度3.3.优缺点优缺点:压痕大、测量准确压痕大、测量准确,但不能但不能测量成品件测量成品件现在学习的是第22页，共33页4.4.实验实验(录像录像)布氏硬度布氏硬度现在学习的是第23页，共33页1.1.原理原理:加初载荷加初载荷加主载荷加主载荷卸除主载荷卸除主载荷读硬度值读硬度值洛氏硬度洛氏硬度现在学习的是第24页，共33页2.2.应用范围应用范围:常用洛氏硬度标度的试验范围常用洛氏硬度标度的试验范围206720671500N120120金刚石金刚石圆锥体圆锥体HRCHRC251001000N1.588mm1.588mm钢球钢球HRB6085600N600N120120金刚石金刚石圆锥体圆锥

11、体HRAHRA洛氏硬度洛氏硬度硬质合金、碳化物、表面淬火钢、硬质合金、碳化物、表面淬火钢、硬化薄钢板硬化薄钢板铜合金、退火钢、铝合金、可锻铸铜合金、退火钢、铝合金、可锻铸铁铁淬火钢、冷硬铸铁、珠光体、可锻淬火钢、冷硬铸铁、珠光体、可锻铸铁、钛合金铸铁、钛合金现在学习的是第25页，共33页优点优点:操作简便、迅速操作简便、迅速,效率高效率高,可直可直接读出硬度数值接读出硬度数值,主要用于测量成品件主要用于测量成品件及高硬度的材料及高硬度的材料缺点缺点:压痕小压痕小,当材料内部组织不均当材料内部组织不均匀时匀时,硬度数值波动较大硬度数值波动较大,需在不同部需在不同部位测试多次位测试多次,再取其平均

12、值再取其平均值3.3.优缺点优缺点:洛氏硬度洛氏硬度现在学习的是第26页，共33页4.4.实验实验(录像录像)洛氏硬度洛氏硬度现在学习的是第27页，共33页1.1.原理原理:维氏硬度维氏硬度 维氏硬度试验原理与布氏硬度试验原理相似。区别在维氏硬度试验原理与布氏硬度试验原理相似。区别在于维氏硬度的压头是两相对面夹角为于维氏硬度的压头是两相对面夹角为136136的正四棱锥金刚的正四棱锥金刚石。试验时，在规定试验力石。试验时，在规定试验力F F 的作用下，压头压入试件表面，的作用下，压头压入试件表面，保持一定时间后，卸除试验力，测量压痕两保持一定时间后，卸除试验力，测量压痕两对角线长度对角线长度，求

13、其平，求其平均值均值d d，用以计算出压痕表面积。单位压痕表面积所承受试验力，用以计算出压痕表面积。单位压痕表面积所承受试验力的大小即为维氏硬度值，用符号的大小即为维氏硬度值，用符号HVHV表示。表示。HV=0.1891 F d2现在学习的是第28页，共33页2.2.应用应用:测量金属镀层、薄片材料和化学热处理后的表测量金属镀层、薄片材料和化学热处理后的表面硬度面硬度维氏硬度维氏硬度3.3.优缺点优缺点:优点优点:试验力小试验力小,压痕深度浅压痕深度浅,轮廓轮廓清晰清晰,数字准确可靠数字准确可靠;试验力可在很试验力可在很大范围内选择大范围内选择(49.03(49.03980.8N980.8N)

14、,),可可测量从很软到很硬的材料测量从很软到很硬的材料缺点缺点:操作缓慢、效率低操作缓慢、效率低,对试样对试样表面质量要求较高表面质量要求较高现在学习的是第29页，共33页 五五.热处理零件的质量检验类别热处理零件的质量检验类别现在学习的是第30页，共33页表表1 1 最终热处理各类制件硬度和机械性能检验最终热处理各类制件硬度和机械性能检验 热处理制件检验类别热处理制件检验类别类别检验项目硬 度机械性能100%100%100%100%从每个制件余量上截取试样从每个制件余量上截取试样100%100%同熔炼号的每热处理炉次抽查制件或试同熔炼号的每热处理炉次抽查制件或试样样,大制件按熔炼号或按同熔炼

15、号的热处大制件按熔炼号或按同熔炼号的热处理炉批抽查制件或试件理炉批抽查制件或试件(以以大大表示表示)100%100%不检验不检验10%10%不检验不检验现在学习的是第31页，共33页 热处理制件检验类别热处理制件检验类别注意注意:对于图样中对于图样中只注有拉伸强度只注有拉伸强度要求者要求者,热处理后热处理后,允许允许用硬度检验代替用硬度检验代替用作制造小制件的用作制造小制件的棒材棒材或或管材管材等热处理后等热处理后,应应100%100%检验硬度检验硬度.长度长度大于大于500500时时,一般应在一般应在两端两端检验硬度检验硬度无法检验硬度的无法检验硬度的、类制件热处理后类制件热处理后,每热处每热处理炉次从同熔炼号的制件中取一定数量的制件或理炉次从同熔炼号的制件中取一定数量的制件或随炉试样随炉试样检验硬度检验硬度;无法检验硬度的无法检验硬度的、类热处理后类热处理后,从每热处理炉次或热处理批次的制件中取从每热处理炉次或热处理批次的制件中取1 12%(2%(不少于不少于2 2件件)或随炉试样检验硬度或随炉试样检验硬度现在学习的是第32页，共33页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第33页，共33页