材料性能与测试材料在其它静载下的力学性质讲义学习教案.pptx

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1、会计学 1材料(cilio)性能与测试材料(cilio)在其它静载下的力学性质讲义第一页，共45页。2第1页/共44页第二页，共45页。32.1 应力状态(zhungti)软性系数2.2 扭转、弯曲(wnq)和压缩的力学性能2.3 缺口(quku)试样静载力学性能2.4 硬度 单向静拉伸不能充分反映材料的应用特点，实际上静载荷还有扭转、弯曲、压缩等，本章介绍扭转、弯曲、压缩、带缺口试样拉伸、硬度实验方法、特点及指标。目 录 第2页/共44页第三页，共45页。42.1 应力状态软性(run xn)系数 正应力 正应力 导致脆性的解理断裂；导致脆性的解理断裂；切应力 切应力 导致塑性变形和韧性断裂

2、。导致塑性变形和韧性断裂。变形和断裂方式主要决定于承载 变形和断裂方式主要决定于承载(chngzi)(chngzi)条件下的应力 条件下的应力状态。状态。(1)(1)任何应力都可用 任何应力都可用3 3个主应力 个主应力1 1、2 2、3 3 来表示。来表示。(2)max=(1-3)/2(2)max=(1-3)/2；max=1-(2+3)max=1-(2+3)。(3)=max/max=(1-3)/21-(2+3)(3)=max/max=(1-3)/21-(2+3)一、受力分析(fnx)二、应力状态软性系数第3页/共44页第四页，共45页。51、根据三个主应力，可以按“最大切应力理论”计算最大切

3、应力：max=（1-2）22、按“最大切应力理论”计算最大切应力：max=1（2+3）为泊松比（金属材料一般取0.25）=maxmax=(13)21-0.5（2+3）（例如；单向(dnxin)拉伸时的应力状态只有1，2=3=0，=0.5）第4页/共44页第五页，共45页。6加载方式主应力 123三向不等拉伸(89)(89)0.1三向等拉伸 0单向拉伸 0 0 0.5扭转 0-0.8二向等压缩0-1单向压缩0 0-2三向不等压缩-(73)-(73)4表2-1 不同条件下的应力状态(zhungti)软性系数(0.25)第5页/共44页第六页，共45页。7q 值越大的试验方法，金属越易产生塑性 q

4、变形和韧性断裂。q 一般对塑性好的材料在较“硬”的应力(yngl)状q 态下考查其脆性倾向；对塑性差的材料在q 较“软”的应力(yngl)状态下考查其塑性倾向。r越大，表示应力状态较软，即最大切应力分量较大，表明在最大正应力尚小时，最大切应力得到较充分得发展，因此容易引起塑性变形。反之(fnzh)，较小时，应力状态较硬，最大正应力分量容易得到发展，导致脆性断裂。第6页/共44页第七页，共45页。82.2 扭转(nizhun)、弯曲与压缩的力学性能一、扭转(nizhun)及其性能指标图2-1 扭转(nizhun)实验机和扭转(nizhun)试样示意图标距部分的直径d 0=10mm；标距长度=10

5、0mm 或50mm。试验机的自动绘图装置可把 M 曲线同步记录下来。有关指标可根据定义在图上测试。第7页/共44页第八页，共45页。91、扭转的应力(yngl)状态q q 与轴线呈 与轴线呈45 45 方向上承受 方向上承受max max，与轴线平行或垂直方向上承受，与轴线平行或垂直方向上承受max max。q q 纯扭转时圆试样的表面处于纯剪应力状态（图 纯扭转时圆试样的表面处于纯剪应力状态（图2 2 2a 2a）。与杆轴成）。与杆轴成 45 45角的螺旋面上分别作用着两个主应力并与最大剪应力 角的螺旋面上分别作用着两个主应力并与最大剪应力max max绝对值相等，即 绝对值相等，即1=ma

6、x=1=max=3 3。因此试样的断口角度直接显示材料是拉断还是剪断、。因此试样的断口角度直接显示材料是拉断还是剪断、材料自身抗拉、抗剪能力的强弱 材料自身抗拉、抗剪能力的强弱(qin ru)(qin ru)由此得到直接地比较 由此得到直接地比较q q 弹性变形阶段：切应力和切应变沿半径方向呈线性分布 弹性变形阶段：切应力和切应变沿半径方向呈线性分布(图 图2-2b)2-2b)。q q 弹塑性变形段：切应变保持线性关系；切应力呈非线性变化 弹塑性变形段：切应变保持线性关系；切应力呈非线性变化(图 图2-2c)2-2c)。图2-2 扭转试样(sh yn)的应力和应变示意图第8页/共44页第九页，

7、共45页。10扭矩MOABCMp扭转角M0.3Mbf2、低碳钢扭转(nizhun)曲线图2-3 退火(tu hu)低碳钢扭转曲线1).弹性(tnxng)阶段(OA)：外加扭矩不超过弹性(tnxng)范围时，变形是弹性(tnxng)的,M-曲线是直线。在此范围内卸载，试样仍恢复原状，没有残余变形产生。截面上的应力成线形分布，表面的剪应力最大。即 max=M/Wp 2).屈服阶段(AB)：屈服过程是由表面至圆心逐渐进行，这时曲线开始变弯，横截面的塑性区逐渐向圆心扩展，截面上的应力不再是线形分布。出现屈服平台,屈服极限记作 s。3)强化阶段（BC）超过屈服阶段后曲线上升，表明材料又恢复了抵抗变形的能

8、力。低碳钢有很长的强化阶段但没有颈缩直至断裂。试验前在试样表面画的一条母线试验后变成了麻花状，形象的说明了低碳钢断裂前有很大的塑性变形。强度极限记作 b。第9页/共44页第十页，共45页。111)规定非比例扭转应力P，W为试样截面系数，圆柱样为材料对扭转塑性变形的抗力2)扭转屈服强度s为：Ms为残余(cny)扭转切应变为0.3%时的扭矩3)扭转强度极限b为：4)真实扭转强度极限f：3、扭转(nizhun)的性能指标Mf为试样(sh yn)断裂时最大扭矩；f试样(sh yn)断裂时单位长度扭转角第10页/共44页第十一页，共45页。125)剪切弹性模量(tn xn m lin)G：式中，l0-标

9、距长；d0-试样(sh yn)直径；M-扭矩；Ip-极惯性矩第11页/共44页第十二页，共45页。134、扭转(nizhun)的特点和应用 切断断口：断面(dun min)和试样轴线垂直，有回旋状塑性变形痕迹。切应力作用，塑性材料。正断断口：断面(dun min)和试样轴线约成45。呈螺旋状或斜劈状。正应力作用，脆性材料。(1)测定在拉伸时呈现脆性的材料的强度和塑性。(2)对各种表面强化工艺(gngy)进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验。(3)精确评定拉伸时出现颈缩的高塑性材料的形变能力和形变抗力。(4)测定材料的切断强度的最可靠方法。(5)根据断口特征区分断裂方式是正断还是切断。图2-

10、4 扭断试样断口特征第12页/共44页第十三页，共45页。14二、弯曲(wnq)及其性能指标图2-5 弯曲(wnq)加载方式(a)三点弯曲(wnq);(b)四点弯曲(wnq)圆柱试样或方形试祥；万能试验机；加载方式一般(ybn)有两种：三点弯曲加载和四点弯曲加载。1、弯曲测试第13页/共44页第十四页，共45页。15用载荷F与试样最大挠度fmax弯曲图来表征材料(cilio)弯曲强度。Ff max O塑性材料中等(zhngdng)塑性脆性(cuxng)材料图2-6 典型的弯曲图和试样试样受拉截面的的最大弯曲应力按下式计算：=MW，M最大弯矩；三点弯曲加载：M=FL4四点弯曲加载：M=FK2 W

11、试样抗弯截面系数 直径为d的圆柱试样：W=(d3)/32；宽度为b，高度为h的矩形试样：W=(bh2)/6L试样支座距离；l压头间的距离；b试样宽度；h试样厚度第14页/共44页第十五页，共45页。16（1）规定非比例弯曲应力pb（如规定非比例弯曲应变为0.01%或0.2%时的弯曲应力，分别记 为pb0.01、pb0.2）。方法(fngf)：在弯曲力挠度曲线上截取相应于规定非比例弯曲应变 的线段OC，其长度计算为：三点弯曲：OC=nL12YPb 四点弯曲：OC=n（3L-4L224YPb（n为挠度放大倍数，Y为d 2，h 2）找出OC对应的弯曲力Fpb，按公式计算出规定非比例弯曲应力（2）抗弯

12、强度bb 方法(fngf)：找出最大弯曲力，按公式计算出最大弯曲应力，即抗弯强 度bb。2、弯曲(wnq)性能指标第15页/共44页第十六页，共45页。17三、压缩(y su)及其性能指标试样通常为圆柱形；试样通常为圆柱形；压缩曲线：压缩曲线：F-h F-h。规定非比例 规定非比例(bl)(bl)压 压缩应力 缩应力抗压强度 抗压强度 相对压缩率 相对压缩率相对断面扩展率 相对断面扩展率F图2-7 典型(dinxng)的压缩曲线Fbc为压缩断裂载荷；h0、hf分别为试样原始高度和断裂高度;A0、Af分别为试样原始截面积和断裂截面积第16页/共44页第十七页，共45页。18金属(jnsh)的压缩

13、照片第17页/共44页第十八页，共45页。19拉伸、压缩、弯曲、扭转等静载荷试验方法采用的是横 拉伸、压缩、弯曲、扭转等静载荷试验方法采用的是横截面均匀 截面均匀(jnyn)(jnyn)的光滑试样，但实际机件存在螺孔 的光滑试样，但实际机件存在螺孔、键槽等截面变化。（可视为缺口）。在静载荷作用、键槽等截面变化。（可视为缺口）。在静载荷作用下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生 下缺口截面上的应力状态将发生变化，产生“缺口效 缺口效应 应”。缺口包括轴间、螺纹、油孔、退刀槽、焊缝、不均匀 缺口包括轴间、螺纹、油孔、退刀槽、焊缝、不均匀(jnyn)(jnyn)组织、夹杂物、第二相、晶界、亚晶界、以

14、 组织、夹杂物、第二相、晶界、亚晶界、以及裂纹等引起形状改变的部位。及裂纹等引起形状改变的部位。以厚薄来分，包括薄板缺口和厚板缺口。以厚薄来分，包括薄板缺口和厚板缺口。2.3 缺口(quku)试样静载力学性能一、缺口(quku)效应第18页/共44页第十九页，共45页。20 缺口第一效应：缺口第一效应：引起应力 引起应力(yngl)(yngl)集中，并改 集中，并改变缺口前方的应力 变缺口前方的应力(yngl)(yngl)状态，状态，使缺口试样或机件所受的应力 使缺口试样或机件所受的应力(yngl)(yngl)由原来的单向状态改变为 由原来的单向状态改变为两向或三向状态。（视板厚或直径 两向或

15、三向状态。（视板厚或直径而定）。而定）。缺口第二效应：缺口第二效应：产生 产生“缺口强化现象 缺口强化现象”（塑性（塑性材料强度增高，塑性降低）在存在 材料强度增高，塑性降低）在存在缺口的条件下由于出现了三向应力 缺口的条件下由于出现了三向应力(yngl)(yngl)状态，并产生了应力 状态，并产生了应力(yngl)(yngl)集中，试样的屈服应力 集中，试样的屈服应力(yngl)(yngl)比单向拉伸时高。比单向拉伸时高。注意：注意：“缺口强化 缺口强化”不是金属的内 不是金属的内在性能发生变化，而是由于三向拉 在性能发生变化，而是由于三向拉伸应力 伸应力(yngl)(yngl)约束了塑性变

16、形所 约束了塑性变形所致，不能把它作为强化材料的手段。致，不能把它作为强化材料的手段。图2-8 缺口(quku)材料拉伸时弹性状态下的应力分布(a)薄板;(b)厚板第19页/共44页第二十页，共45页。21 应力集中系数 应力集中系数Kt Kt：缺口造成应力集中的程度，决定 缺口造成应力集中的程度，决定于缺口几何参数，于缺口几何参数，如形状、角度、如形状、角度、深度及根部曲率半径等。深度及根部曲率半径等。缺口引起的应力集中程度通常 缺口引起的应力集中程度通常(tngchng)(tngchng)用应力集中系数 用应力集中系数Kt Kt表示 表示定义为缺口净截面上的最大应力 定义为缺口净截面上的最

17、大应力max max与平均应力 与平均应力 之比，即 之比，即 Kt Kt max/max/第20页/共44页第二十一页，共45页。22F F 缺口敏感性 缺口敏感性(NotchSensitivityRatio)(NotchSensitivityRatio)：F F 材料因存在缺口造成三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾 材料因存在缺口造成三向应力状态和应力应变集中而变脆的倾向 向(qngxing)(qngxing)。常用缺口试样静拉伸、静弯曲和偏斜拉伸来评价。常用缺口试样静拉伸、静弯曲和偏斜拉伸来评价。NSR=BN/b NSR=BN/b（光滑试样的抗拉强度）（光滑试样的抗拉强度）F F 脆性

18、材料及高强度材料一般 脆性材料及高强度材料一般NSR NSR 1 1；F F 塑性材料一般 塑性材料一般NSR NSR 1 1；F F NSR NSR如同材料的塑性指标，也是安全性的力学性能指标。在选材 如同材料的塑性指标，也是安全性的力学性能指标。在选材时只能根据使用经验确定对 时只能根据使用经验确定对NSR NSR的要求，不能进行定量计算。的要求，不能进行定量计算。二、缺口试样(sh yn)的静拉伸和静弯曲性能第21页/共44页第二十二页，共45页。23试样的缺口形状和尺寸(ch cun)应符合规定。缺口偏斜拉伸试验装置：在试样与试验机夹头之间有一垫圈，垫圈的倾斜角有0、4、83种，测定不

19、同倾斜角下的抗拉强度bN。相应的抗拉强度以BN 4，BN 8表示。NSR=BN4或BN 8（偏斜缺口试样的抗拉强度）/b（光滑试样的抗拉强度）图2-9 缺口(quku)拉伸试样 缺口试样偏斜拉伸试验因同时承受拉伸和弯曲载荷复合作用，其应力状态更“硬”，缺口截面上的应力分布更不均匀，因而更能显示材料对缺口的敏感性。很适合高强度螺栓之类零件的选材(xun ci)和热处理工艺的优化。F 缺口试样的静拉伸和偏斜拉伸第22页/共44页第二十三页，共45页。24图2-10 缺口弯曲(wnq)试样和弯曲(wnq)曲线F 缺口试样(sh yn)的静弯曲 V型或U型缺口试样 试验可在室温或低温下进行，记下(j

20、xi)全部弯曲曲线为止。弹性变形区、塑性变形区、和断裂区；各区所占面积分别为弹性功、塑性功和断裂功 断裂功表示材料阻止裂纹扩展能力。第23页/共44页第二十四页，共45页。252.4 硬度(yngd)金属硬度的意义：金属硬度的意义：硬度是表征材料软硬程度的一种性能。一般认为硬度是 硬度是表征材料软硬程度的一种性能。一般认为硬度是一定体积内材料表面抵抗变形或破裂的能力。其物理意义 一定体积内材料表面抵抗变形或破裂的能力。其物理意义随试验方法不同而不同。随试验方法不同而不同。（1 1）压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）：主）压入法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）：主要表征金属的塑性变形

21、抗力及应变硬化能力；要表征金属的塑性变形抗力及应变硬化能力；（2 2）弹性回跳法（如肖氏硬度）：主要表征金属弹性变形）弹性回跳法（如肖氏硬度）：主要表征金属弹性变形功的大小；功的大小；（3 3）划痕法（如莫氏硬度）：主要表征金属对切断的抗力。）划痕法（如莫氏硬度）：主要表征金属对切断的抗力。因此 因此“硬度 硬度”不是金属独立的性能。不是金属独立的性能。硬度测试特点：硬度测试特点：(1)(1)应力 应力(yngl)(yngl)状态系数 状态系数 2 2，maxmax maxmax。几乎所。几乎所有材料都会产生塑性变形，可测定塑性材料的硬度，也可 有材料都会产生塑性变形，可测定塑性材料的硬度，也

22、可测定淬火钢、硬质合金甚至陶瓷等脆性材料的硬度。测定淬火钢、硬质合金甚至陶瓷等脆性材料的硬度。(2)(2)设备简单，操作方便快捷，故被广泛应用。设备简单，操作方便快捷，故被广泛应用。(3)(3)可视为无损检测。可视为无损检测。第24页/共44页第二十五页，共45页。26一、布氏硬度图2-11 布氏硬度计图2-12 布氏硬度试验(shyn)原理1、测定原理(yunl)：淬火钢球或硬质合金D(mm)；加载F(kgf)；保压 卸载 圆形压痕 用直径D(mm)的钢球或硬质合金球为压头，施以(sh y)一定的力(Kgf或N)将压头压入试样表面，保持规定的时间(S)后卸除试验力，试样表面将存在压痕。测量压

23、痕平均直径d(mm)，求得压痕球形面积A(mm2)。HB=0.102 HB=0.102 FA FA(通常，布氏硬度值不标出单位 通常，布氏硬度值不标出单位)根据压头材料不同，布氏硬度可标注：根据压头材料不同，布氏硬度可标注：HBS HBS：压头为淬火钢球：压头为淬火钢球(布氏硬度在 布氏硬度在450 450以下的材料 以下的材料)；HBW HBW：压头为硬质合金钢球：压头为硬质合金钢球(布氏硬度在 布氏硬度在450650 450650的材料 的材料););第25页/共44页第二十六页，共45页。27 2、表示方法：数字+硬度符号+数字/数字/数字 硬度值(HBW或HBS)钢球直径 载荷(zi

24、h)定时 280 HBS10/3000/30；50 HBW5/75。压头直径及试验力的确定：对于材料相同而厚薄不同的工件，为了(wi le)测得相同的布氏硬度值，在选配压头直径 D及试验力 F时，应保证得到几何相似的压痕（即压痕的压入角保持不变)。试验力的保持时间：对于黑色金属为 1015 s,对于有色金属为 30s,对于 35HBS的材料为 60s。第26页/共44页第二十七页，共45页。283 3、压痕几何相似原理、压痕几何相似原理(对于材料相同而厚薄不同的工件，对于材料相同而厚薄不同的工件，为了测得相同的布氏硬度值，在选 为了测得相同的布氏硬度值，在选配压头直径 配压头直径D D及试验力

25、 及试验力F F时，应保证 时，应保证得到几何相似的压痕（即压痕的压 得到几何相似的压痕（即压痕的压入角保持不变）：入角保持不变）：已知：已知：d=Dsin/2 d=Dsin/2两个条件 两个条件(tiojin)(tiojin)：一是：一是 为常数；为常数；二是保证 二是保证F/D2 F/D2为常数。为常数。F/D2 F/D2为常数 为常数 一定为常数；一定为常数；F/D2 F/D2为常数 为常数HB HB恒定 恒定。图2-13 压痕相似(xin s)原理第27页/共44页第二十八页，共45页。294 4、布氏硬度的优缺点：、布氏硬度的优缺点：优点：优点：压痕面积大 压痕面积大 反映较大区域内

26、各组成相的平均性能；反映较大区域内各组成相的平均性能；适合灰铸铁、轴承合金等测量。适合灰铸铁、轴承合金等测量。试验数据稳定，重复性高。试验数据稳定，重复性高。缺点：缺点：压痕直径大 压痕直径大 不宜在成品 不宜在成品(chngpn)(chngpn)件上直接进行检验；件上直接进行检验；硬度不同 硬度不同 更换压头直径 更换压头直径D D和载荷 和载荷F F；压痕直径的测量也比较麻烦。压痕直径的测量也比较麻烦。第28页/共44页第二十九页，共45页。30材料 布氏硬度F/D2钢及铸铁1401401030铜及其合金353513013051030轻金属及其合金35 1.252.5表2-2 布氏硬度实验

27、(shyn)的F/D2值的选择第29页/共44页第三十页，共45页。31二、洛氏硬度图2-14 洛氏硬度计图2-15 洛氏硬度试验(shyn)原理1、测定原理：圆锥角120的金刚石圆锥 或直径(zhjng)为1.588mm、3.175mm的淬火钢球；加载F(kgf)；保压 卸载 不是(b shi)测量压痕面积，而是测量压痕深度。00 00：未加载；：未加载；l1 l1：加：加F F1 1，压入深度为，压入深度为h hl l；22 22：加：加F F2 2，压入深度为，压入深度为h h2 2；33 33：卸：卸F F2 2，留，留F F1 1 压头提高 压头提高h h3 3 实际压入的深度为 实

28、际压入的深度为h h。h h值越大，硬度愈低；反之则愈高。值越大，硬度愈低；反之则愈高。金刚石圆锥：金刚石圆锥：k=0.2 mm k=0.2 mm；淬火钢球：淬火钢球：k=0.26 mm k=0.26 mm。第30页/共44页第三十一页，共45页。322 2、洛氏硬度的优缺点：、洛氏硬度的优缺点：优点：优点：压痕小 压痕小 采用不同 采用不同(btn)(btn)标尺，可测定各种软硬不同 标尺，可测定各种软硬不同(btn)(btn)和薄厚 和薄厚不一试样的硬度。不一试样的硬度。压痕小，可对工件直接进行检验；压痕小，可对工件直接进行检验；操作简便迅速；操作简便迅速；缺点：缺点：压痕较小，代表性差；

29、压痕较小，代表性差；尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况，尤其是材料中的偏析及组织不均匀等情况，使所测硬度值的重复性差、分散度大；使所测硬度值的重复性差、分散度大；用不同 用不同(btn)(btn)标尺测得的硬度值既不能直接进行比较，又不能 标尺测得的硬度值既不能直接进行比较，又不能彼此互换 彼此互换 不宜在极薄工件上直接进行检验；不宜在极薄工件上直接进行检验；第31页/共44页第三十二页，共45页。33硬度符号压头类型 初始力F0(N)主试验力F1总试验力F测量硬度范围应用举例HRA金刚石圆锥98.07490.3 588.4 2088硬质合金HRB 1.588钢球 882.6 980.7 2

30、0100低碳钢HRC金刚石圆锥1373 1471 2070淬火钢HRD金刚石圆锥882.6 980.7 4077薄钢板HRE 3.175钢球 882.6 980.7 70100铝、镁合金HRF 1.588钢球 490.3 588.4 60100铜合金表2-3 洛氏硬度实验(shyn)的规范及应用布氏硬度只能测定硬度值小于450HB(或650)的材料；洛氏硬度虽可测定各种硬度，但标尺不同，所测硬度值不能直接换算。为了使得软硬材料有个连续(linx)一致的硬度指标，制定了维氏硬度。第32页/共44页第三十三页，共45页。34三、维氏硬度图2-16 维氏硬度计图2-17 维氏硬度试验(shyn)原理

31、1、测定原理：圆锥(yunzhu)角136的金刚石四棱锥 加载F(kgf/gf)；保压 卸载 测量(cling)压痕面积 对角线长度分别为 对角线长度分别为d dl l和 和d d2 2(mm/(mm/m m)，取其平均值 取其平均值d d。计算表面积 计算表面积S S，HV=F/S=1.8544F/d HV=F/S=1.8544F/d2 2(1854.4F/d(1854.4F/d2 2)括号内表示显微维氏硬度 括号内表示显微维氏硬度第33页/共44页第三十四页，共45页。35 2、表示方法：数字+硬度符号(fho)+数字/数字 硬度值(HV)载荷 定时 640HV30/20；50 HV5。3

32、、优缺点：优点：采用对角线长度计量(jling)，精确可靠；可以任意选择载荷;比洛氏硬度所测试件更薄。缺点：测定方法较麻烦，工作效率低，压痕面积小，代表性差，不宜用于成批生产的常规检验。第34页/共44页第三十五页，共45页。361 1、努氏硬度试验：、努氏硬度试验：一种显微 一种显微(xin wi)(xin wi)硬度试验方法 硬度试验方法 与显微 与显微(xin wi)(xin wi)维氏区别一是压头形状不同；维氏区别一是压头形状不同；两个对面角不等的四棱锥金刚石压头 两个对面角不等的四棱锥金刚石压头(其对面角分别为 其对面角分别为17230 17230和 和130)130)，二是硬度(y

33、ngd)值是试验力除以压痕投影面积之商值。故测量出压痕长对角线的长度l(m)，HK=1.451 F/l2 压痕细长，且只测量长对角线长度，故精确度较高。适于测定表面渗层、镀层及淬硬层的硬度(yngd)，可以测定渗层截面上的硬度(yngd)分布等。四、其它(qt)硬度图2-18 努氏硬度试验第35页/共44页第三十六页，共45页。372 2、肖氏硬度试验：、肖氏硬度试验：动载试验法；动载试验法；原理：一定质量 原理：一定质量(zhling)(zhling)的带有金刚石或合金 的带有金刚石或合金钢球的重锤从一定高度落向试样表面，根据重锤 钢球的重锤从一定高度落向试样表面，根据重锤回跳的高度来表征材

34、料硬度；回跳的高度来表征材料硬度；肖氏硬度的符 肖氏硬度的符号用 号用KS KS表示 表示 标准重锤从一定高度落下，以一定的动能冲击试 标准重锤从一定高度落下，以一定的动能冲击试祥表面，使其产生弹性变形与塑性变形。其中一 祥表面，使其产生弹性变形与塑性变形。其中一部分冲击能转变为塑性变形功被试祥吸收。另一 部分冲击能转变为塑性变形功被试祥吸收。另一部分以弹性变形功形式储存在试祥中当弹性变 部分以弹性变形功形式储存在试祥中当弹性变形回复时能量被释放，使重锤回跳至一定高度。形回复时能量被释放，使重锤回跳至一定高度。材料的屈服强度越高，塑性变形越小，则存储的 材料的屈服强度越高，塑性变形越小，则存储

35、的弹性能越高，重锤回跳得也越高，表明材料越硬。弹性能越高，重锤回跳得也越高，表明材料越硬。因此，肖氏硬度试验只在弹性模量相同时才可进 因此，肖氏硬度试验只在弹性模量相同时才可进行比较 行比较 优缺点：优缺点：一般为手提式，使用方便，便于携带可测现场 一般为手提式，使用方便，便于携带可测现场大型工件的硬度 大型工件的硬度 其缺点是试验结果的准确性受人为因素影响较大，其缺点是试验结果的准确性受人为因素影响较大，测量精度较低。测量精度较低。图2-19 肖氏硬度计第36页/共44页第三十七页，共45页。383 3、莫氏硬度、莫氏硬度 陶瓷及矿物材料常用的划痕硬度称为莫氏硬度，陶瓷及矿物材料常用的划痕硬

36、度称为莫氏硬度，它只表示硬度从小到大的顺序，不表示软硬的程度，后面的 它只表示硬度从小到大的顺序，不表示软硬的程度，后面的材料可以划破前面材料的表面。材料可以划破前面材料的表面。起初，莫氏硬度为分 起初，莫氏硬度为分10 10级，后来 级，后来(huli)(huli)因为出现了一些人 因为出现了一些人工合成的高硬度材料，故又将莫氏硬度分为 工合成的高硬度材料，故又将莫氏硬度分为15 15级 级图2-20 莫氏硬度分级(fn j)第37页/共44页第三十八页，共45页。394 4、里氏硬度、里氏硬度 由美国 由美国Dr.DietmarLeeb Dr.DietmarLeeb提出，是一种动态 提出，

37、是一种动态(dngti)(dngti)硬度试 硬度试验法。硬度传感器的冲 验法。硬度传感器的冲 击体在与被测工件冲击过程中，距工件表面 击体在与被测工件冲击过程中，距工件表面1mm 1mm时的反弹 时的反弹速度（速度（Vb Vb）与冲击速度（与冲击速度（Va Va）的比值乘以）的比值乘以1000 1000，定义为里氏硬度值，定义为里氏硬度值，以 以HL HL表示里 表示里 氏公式如下：氏公式如下：HL=Vb/Va1000 HL=Vb/Va1000 里氏硬度仪的特点 里氏硬度仪的特点 肖氏硬度仪要垂直向下使用；里氏可在 肖氏硬度仪要垂直向下使用；里氏可在 任意方向上使用。布、洛、维氏硬度计 任意

38、方向上使用。布、洛、维氏硬度计 不便于在现场使用；里氏便于在现场使用。不便于在现场使用；里氏便于在现场使用。里氏硬度的相关因素 里氏硬度的相关因素 里氏硬度值与金属材料的弹性模量 里氏硬度值与金属材料的弹性模量E E有关 有关 所以里氏硬度仪是按材料种类进行分类测试的。所以里氏硬度仪是按材料种类进行分类测试的。里氏硬度与其它硬度的转换 里氏硬度与其它硬度的转换 里氏硬度值与其它硬度值 里氏硬度值与其它硬度值(HRC(HRC、HB HB、HV HV等 等)之间有对应 之间有对应关系 关系 可将里氏值 可将里氏值(HL)(HL)通过机内微电脑转换成其它硬度值。通过机内微电脑转换成其它硬度值。图2-

39、21 里氏硬度计第38页/共44页第三十九页，共45页。40尚未从理论上确定它们之间的关系，根据大量实验(shyn)确定了硬度与某些强度指标的联系：1、金属的布氏硬度与抗拉强度之间成正比关系，即 bkHBk为比例关系2、布氏硬度与疲劳极限-1：-1mb m kHB 五、硬度(yngd)与其它力学性能关系第39页/共44页第四十页，共45页。41第40页/共44页第四十一页，共45页。42第41页/共44页第四十二页，共45页。人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们(w men)要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们(w men)能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们(w men)能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们(w men)能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们(w men)的道德情操，给我们(w men)巨大的精神力量，鼓舞我们(w men)前进。第42页/共44页第四十三页，共45页。第43页/共44页第四十四页，共45页。45感谢您的观看(gunkn)。第44页/共44页第四十五页，共45页。