金属的机械性能及其测量方法精选课件.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第一页，本课件共有33页课题一:金属的机械性能及其测量方法 第二页，本课件共有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的主要依据。主要依据。一一.强度强度 1.1.强度的概念强度的概念:第三页，本课件共有33页拉伸试样拉伸试样(GB/T228-2002)(GB/T228-2002)力力伸长曲

2、线伸长曲线(以低碳钢试样为例以低碳钢试样为例):):拉伸试验中得拉伸试验中得出的拉伸力与伸长量的关系曲线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第四页，本课件共有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)第五页，本课件共有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 h螺纹螺纹h h25

3、254545M36M365 512.512.53030404020203434M30M305 510102525303015152828M24M244 47.57.52020252510101616M16M164 45 5101015158 81313M14M143 34 4101015156 61212M12M123 33.53.5101012125 51111M9M93 33.53.510101010第六页，本课件共有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-d0min100.10.10.02100.20.10.05第七页，本课件

4、共有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 第八页，本课件共有33页力力伸长曲线伸长曲线 第九页，本课件共有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 第十页，本课件共有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,试样试样仍能继续伸长时的应力仍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,其屈服点为其屈服点为试样卸除载荷后试样卸除载荷后,其标距部分的其标距部分的

5、残余伸长率残余伸长率达到试达到试样标距长度的样标距长度的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,用符号用符号b b表示表示 一一.强度强度 3.3.强度指标强度指标第十一页，本课件共有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:第十二页，本课件共有33页 b=FbA0抗拉强度抗拉强度应用应用:脆性材料脆性材料制

6、作机械零件和工程构件时的选材制作机械零件和工程构件时的选材和设计的依据和设计的依据计算公式计算公式:第十三页，本课件共有33页应力应力-应变曲线图应变曲线图第十四页，本课件共有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 第十五页，本课件共有33页伸长率伸长率()l1-l0l010

7、0%=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)第十六页，本课件共有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)第十七页，本课件共有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.韧性韧性 第十八页，本课件共有33页 计算公式计算公式:A Ak k=GH

8、GH1 1 -GH-GH2 2 =G=G(H H1 1 -H-H2 2)试样被冲断过试样被冲断过程中吸收的能量即程中吸收的能量即冲击吸收功冲击吸收功(A Ak k)等等于摆锤冲击试样前于摆锤冲击试样前后的势能差。后的势能差。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第十九页，本课件共有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、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

9、维氏硬度:原理、应用、优缺点、实验原理、应用、优缺点、实验第二十页，本课件共有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:第二十一页，本课件共有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

10、量成品件第二十二页，本课件共有33页4.4.实验实验(录像录像)布氏硬度布氏硬度第二十三页，本课件共有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第二十四页，本课件共有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20671500N120120金刚石金刚石圆锥体圆锥体HRC251001000N1.588mm1.588mm钢球钢球HRBHRB60856085600N120120金刚金刚石圆锥体石圆锥体HRA洛氏硬度洛氏硬度硬质合金、碳化物、表面淬火硬质合金、碳化物、表面淬火钢、硬化薄钢板钢、硬化

11、薄钢板铜合金、退火钢、铝合金、可铜合金、退火钢、铝合金、可锻铸铁锻铸铁淬火钢、冷硬铸铁、珠光体、可淬火钢、冷硬铸铁、珠光体、可锻铸铁、钛合金锻铸铁、钛合金第二十五页，本课件共有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,再取其平均值再取其平均值3.3.优缺点优缺点:洛氏硬度洛氏硬度第二十六页，本课件共有33页4.4.实验实验(录像录像

12、)洛氏硬度洛氏硬度第二十七页，本课件共有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，测量压痕两面，保持一定时间后，卸除试验力，测量压痕两对角线对角线长度长度，求其平均值，求其平均值d d，用以计算出压痕表面积。单位压痕，用以计算出压痕表面积。单位压痕表面积所承受试验力的

13、大小即为维氏硬度值，用符号表面积所承受试验力的大小即为维氏硬度值，用符号HVHV表示。表示。HV=0.1891 F d2第二十八页，本课件共有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测量金属镀层、薄片材料和化学热处理后的表面硬度表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,轮轮廓清晰廓清晰,数字准确可靠数字准确可靠;试验力可在试验力可在很大范围内选择很大范围内选择(49.03(49.03980.8N980.8N),),可测量从很软到很硬的材料可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

14、面质量要求较高表面质量要求较高第二十九页，本课件共有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第三十页，本课件共有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

15、检验不检验10%10%不检验不检验第三十一页，本课件共有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,允允许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,每热处理每热处理炉次从同熔炼号的制件中取一定数量的制件或炉次从同熔炼号的制件中取一定数量的制件或随炉随炉试样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%(不不少于少于2 2件件)或随炉试样检验硬度或随炉试样检验硬度第三十二页，本课件共有33页感感谢谢大大家家观观看看第三十三页，本课件共有33页