力学性能试验培训课件(81张).ppt
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- 力学性能 试验 培训 课件 81
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1、Prof.Wang Bin,Testing Center,SRIM力学性能试验培训力学性能试验培训金属工艺性能金属工艺性能Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM21.1.金属的韧性金属的韧性定义:金属在断裂前吸收变形能量的能定义:金属在断裂前吸收变形能量的能力。力。分类:静力韧性、冲击韧性、断裂韧性。分类:静力韧性、冲击韧性、断裂韧性。金属韧性通常随加载速度提高、温度降金属韧性通常随加载速度提高、温度降低、应力集中程度加剧而减少。低、应力集中程度加剧而减少。材料的冲击韧度不光取决于材料本身的材料的冲击韧度不光取决于材料本身的内在因素。内在因素。3冲击试验标准冲击试验标准
2、GB/T229-1994 GB/T229-1994 金属夏比缺口冲击试验方法金属夏比缺口冲击试验方法 eqvIS01482-1983eqvIS01482-1983 IS0832-1976 IS0832-1976代替代替GB/T229-84GB/T229-84 GB2106-80 GB2106-80 GB4159-84 GB4159-84 GB5775-86 GB5775-86GB/T12788 金属夏比冲击断口测定方法金属夏比冲击断口测定方法GB/T4158 金属艾氏冲击试验方法金属艾氏冲击试验方法4适用范围和试验原理适用范围和试验原理 适用范围:本标准适用于温度在适用范围:本标准适用于温度在
3、-192-19210001000范围内金属夏比范围内金属夏比V V型缺口和型缺口和U U型缺口型缺口试样的冲击试验。试样的冲击试验。其他类型缺口及无缺口试样的冲击试验可其他类型缺口及无缺口试样的冲击试验可参考本标准。参考本标准。试验原理:用规定高度的摆锤对处于简支试验原理:用规定高度的摆锤对处于简支梁状态的缺口试样进行一次性打击梁状态的缺口试样进行一次性打击,测量测量试样折断时的冲击吸收功。试样折断时的冲击吸收功。5冲击试验的应用冲击试验的应用作为韧性指标,为设计选材和研制新型作为韧性指标,为设计选材和研制新型材料提供依据材料提供依据检查和控制冶金产品质量检查和控制冶金产品质量监督热加工工艺质
4、量监督热加工工艺质量评定材料在不同温度下的脆性转化趋势评定材料在不同温度下的脆性转化趋势确定应变时效敏感性确定应变时效敏感性缺口敏感性指标。缺口敏感性指标。6术语及定义术语及定义 冲击吸收功:规定形状和尺寸的试样在冲击试冲击吸收功:规定形状和尺寸的试样在冲击试验力一次作用下折断时所吸收的功验力一次作用下折断时所吸收的功脆性断面率:脆性断口面积占试样断口总面积脆性断面率:脆性断口面积占试样断口总面积的百分率的百分率冲击吸收功冲击吸收功-温度曲线:在一系列不同温度的冲温度曲线:在一系列不同温度的冲击试验中,冲击吸收功与试验温度的关系曲线击试验中,冲击吸收功与试验温度的关系曲线韧脆转变温度:在韧脆转
5、变温度:在一系列不同温度的冲击试验一系列不同温度的冲击试验中,冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变中,冲击吸收功急剧变化或断口韧性急剧转变的温度区域的温度区域7试验设备试验设备冲击试验机打击能量:冲击试验机打击能量:30OJ30OJ和和150J150J打击速度:打击速度:5.05.05.5m/s5.5m/s。试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸试验机的试样支座及摆锤刀刃尺寸试验机的并定期检定试验机的并定期检定温度控制装置:温度稳定在土温度控制装置:温度稳定在土22之内。之内。恒温槽容量和介质。恒温槽容量和介质。温度测量精度温度测量精度1”;其他情况则应注明其他情况则应注明“未折断未折断”。冲击吸收功
6、应至少保留两位有效数字冲击吸收功应至少保留两位有效数字 19冲击吸收功结果判定冲击吸收功结果判定第一次测试合格判据第一次测试合格判据n3个试样冲击功平均值个试样冲击功平均值 标准值标准值n小于标准值的试样最多一个小于标准值的试样最多一个n每个单个试验值不小于标准值的每个单个试验值不小于标准值的70%。复试合格判据复试合格判据n6个试样冲击功平均值个试样冲击功平均值 标准值标准值n冲击功低于标准值的试样不超过冲击功低于标准值的试样不超过2个个n冲击功低于标准值冲击功低于标准值70%的试样不超过的试样不超过1个个20材料最低转变温度试验材料最低转变温度试验确定材料试验值等于标准值的温度确定材料试验
7、值等于标准值的温度n在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试样,记录在高于和低于预计转变温度附近每个温度试验一个试样,记录每个温度到每个温度到0.5 Cn作出冲击吸收功或剪切断面率作出冲击吸收功或剪切断面率-温度曲线温度曲线n用内插法求出规定值对应的温度,精确到用内插法求出规定值对应的温度,精确到3 C如所求温度等于或低于规定值,则结果合格如所求温度等于或低于规定值,则结果合格如所求温度高于规定值,但不超过如所求温度高于规定值,但不超过12 C,重复,重复进行两次试验,如两次试验所求温度等于或低进行两次试验,如两次试验所求温度等于或低于规定值,则结果合格于规定值,则结果合格21金属冷脆现
8、象及韧脆转变温度金属冷脆现象及韧脆转变温度 ttkcsst1t222韧脆转变温度确定方法韧脆转变温度确定方法(1)冲击吸收功冲击吸收功-温度曲线上平台与下平台温度曲线上平台与下平台区间规定百分数区间规定百分数(n)(n)所对应的温度所对应的温度,用用ETTnETTn表示表示(如如ETTETT5050)。脆性断面率一一温度曲线中规定脆性断脆性断面率一一温度曲线中规定脆性断面率面率(n)(n)所对应的温度所对应的温度,用用FATTnFATTn表示表示(如如FATTFATT5050,FATTFATT9090)。侧膨胀值侧膨胀值-温度曲线上平台与下平台区温度曲线上平台与下平台区间某规定侧膨胀值所对应的
9、温度间某规定侧膨胀值所对应的温度,用用LETTLETT表示。表示。23韧脆转变温度确定方法韧脆转变温度确定方法(2)规定冲击吸收功所对应的温度规定冲击吸收功所对应的温度(ASTMA370,DIN50115)达到上平台冲击功规定百分率(如达到上平台冲击功规定百分率(如50)所对应的温度()所对应的温度(DIN50115)242526冲击试样断口纤维断面率冲击试样断口纤维断面率27冲击试验的影响因素冲击试验的影响因素化学成分化学成分金相组织金相组织取样方向取样方向试验温度试验温度材料缺陷材料缺陷试样形状试样形状表面质量表面质量缺口位置缺口位置28取样方向取样方向轧锻板材轧锻板材n纵向试样纵向试样n
10、横向试样横向试样n长横向:长横向:LTn短横向:短横向:ST(Z向)向)圆形锻件圆形锻件n径向试样径向试样n切向试样切向试样n轴向试样轴向试样293031冲击试验的误差冲击试验的误差吸收功弹性功塑性功断裂功试吸收功弹性功塑性功断裂功试样掷出机座振动空气阻力摩擦损样掷出机座振动空气阻力摩擦损耗耗试样加工试样加工打击中心对正打击中心对正温度温度3233总功相同韧性不同总功相同韧性不同34缺口深度对冲击性能的影响缺口深度对冲击性能的影响 35缺口根部半径对冲击性能影响缺口根部半径对冲击性能影响36钢的应变时效钢的应变时效钢铁材料,尤其是低碳钢板经过冷加工钢铁材料,尤其是低碳钢板经过冷加工变形后长期处
11、于高温或较高温下工作,变形后长期处于高温或较高温下工作,其塑性和韧性会明显下降,这种现象被其塑性和韧性会明显下降,这种现象被称为应变时效。钢经应变时效后韧性下称为应变时效。钢经应变时效后韧性下降的程度用应变时效敏感性系数降的程度用应变时效敏感性系数C表示,表示,C=(Ak-Aks)/Ak*100%37拉伸试样拉伸试样样坯切取的部位、取向样坯切取的部位、取向避免产生加工硬化或热影响改变钢材的避免产生加工硬化或热影响改变钢材的性能。性能。厚度厚度=12mm的钢材拉伸样坯尺寸为的钢材拉伸样坯尺寸为1212Lmm,并应保留一面轧制面。,并应保留一面轧制面。厚度为厚度为6mm至小于至小于12mm的钢材的
12、钢材,拉伸样拉伸样坯尺寸为坯尺寸为a12Lmm,a为钢材的实际为钢材的实际厚度厚度,此时应保留两面轧制面。此时应保留两面轧制面。38压缩试样压缩试样厚 度厚 度 =1 2 m m 的 钢 材的 钢 材,压 缩 样 坯 的 尺 寸 为压 缩 样 坯 的 尺 寸 为121257mm,并应保留一面轧制面。并应保留一面轧制面。厚度为厚度为6mm至小于至小于12mrn的钢材的钢材,压缩样坯的尺寸为压缩样坯的尺寸为a1257mm,此时应保留两面轧制面。此时应保留两面轧制面。采用采用V型或型或2mm深深U型缺口的冲击试样型缺口的冲击试样,厚度尽量大。厚度尽量大。冲击试样应根据钢材的厚度保留其轧制面冲击试样应
13、根据钢材的厚度保留其轧制面,且试样缺且试样缺口轴线应垂直于轧制面。口轴线应垂直于轧制面。未经受应变时效的冲击试样类型和尺寸必须与经受应未经受应变时效的冲击试样类型和尺寸必须与经受应变时效的冲击试样一致变时效的冲击试样一致 39试验试验 一般用拉伸应变一般用拉伸应变,拉伸按拉伸按GB228进行。进行。一般低碳钢的残余应变量应为一般低碳钢的残余应变量应为10%,低合低合金钢应为金钢应为5%,其偏差均为土其偏差均为土0.5%。可采用压缩应变。压缩残余应变量与拉可采用压缩应变。压缩残余应变量与拉伸相同。伸相同。人工时效:在人工时效:在250士士10下均匀加热保温下均匀加热保温一小时一小时,然后在空气中
14、冷却至室温。然后在空气中冷却至室温。40试验试验测定应变时效冲击吸收功或应变时效冲击韧性测定应变时效冲击吸收功或应变时效冲击韧性值一般为三个冲击试样。值一般为三个冲击试样。测定应变时效敏感性系数一般为六个试样:三测定应变时效敏感性系数一般为六个试样:三个未经受应变时效个未经受应变时效,三个经过应变时效状态。三个经过应变时效状态。冲击试验均应按照冲击试验均应按照G229进行。测定应变时效敏进行。测定应变时效敏感性系数时感性系数时,未经受应变时效与经受应变时效状未经受应变时效与经受应变时效状态的冲击试验态的冲击试验,应在同一台冲击试验机上进行。应在同一台冲击试验机上进行。41结果表示结果表示由由U
15、型缺口标准冲击试样得出的试验结果型缺口标准冲击试样得出的试验结果,应变时效冲击吸收功用应变时效冲击吸收功用AKUs表示、应变表示、应变时效敏感性系数用时效敏感性系数用Cu表示。表示。由由V型缺口标准冲击试样得出的试验结果型缺口标准冲击试样得出的试验结果,应变时效冲击吸收功用应变时效冲击吸收功用AKVs表示、应变表示、应变时效敏感性系数用时效敏感性系数用Cv表示。表示。42落锤试验方法落锤试验方法NDT(nil-ductility transition)与与NDT(Nondestructive Testing)NDT温度:采用落锤试验方法,标准试温度:采用落锤试验方法,标准试样发生断裂的最高温度
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