金属材料力学性能测试解析课件.ppt

1、金属材料力学性能测试冉春华 E-mail:一、金一、金属属材料力材料力学学性能性能简简介介二、二、电电子万能子万能试验试验机机三、高三、高温电温电子万能子万能试验试验机机五、低五、低温温冲冲击试验击试验机机六、示波冲六、示波冲击试验击试验机机四、常四、常温温冲冲击试验击试验机机材料抵抗各材料抵抗各种种外加外加载载荷的能力。荷的能力。弹弹性：性：弹弹性形性形变变硬度：硬度：抵抗硬物抵抗硬物压压入的能力入的能力强度：强度：抵抗永久抵抗永久变变形和形和断断裂的能力裂的能力 疲疲劳劳：塑性：塑性：塑性塑性变变形形韧韧性：性：塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力静载时静载

2、时动载时动载时刚刚度：度：产产生生弹弹性性变变形的形的难难易程度易程度循环应力或循环应变，产生局部损伤，循环应力或循环应变，产生局部损伤，裂纹或突然发生完全断裂的过程裂纹或突然发生完全断裂的过程电子万能材料试验机技术指标：技术指标：最大拉力最大拉力:100KN:100KN预变形：定位移、定拉力预变形：定位移、定拉力拉伸速率：拉伸速率：0-120mm/min0-120mm/min常用速率：常用速率：MgMg合金合金13mm/min13mm/min低碳钢低碳钢58mm/min58mm/min主要功能：主要功能：测试各种材料在常温条件下的测试各种材料在常温条件下的拉伸、压缩力学性能。拉伸、压缩力学性

3、能。（屈服强度，抗、拉压强（屈服强度，抗、拉压强度和弹性模量）度和弹性模量）表1 圆形横截面比例试样表2 矩形横截面比例试样FesbkLFsFbO屈服屈服弹弹性性变变形形缩颈缩颈断裂断裂塑塑性性变变形形 弹性：指标为弹性极限弹性：指标为弹性极限 e e，即即材料承受最大弹性变材料承受最大弹性变形时的应力。形时的应力。刚度：材料保持原有形状与尺寸的能力。刚度：材料保持原有形状与尺寸的能力。指标为指标为弹弹性模量性模量E E。弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升弹性模量的大小主要取决于材料的本性，除随温度升高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如热处理、冷高而逐渐降低外，其他强化材料的手段如

4、热处理、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。）（MPatgE 强度：材料在外力作用下抵抗变强度：材料在外力作用下抵抗变形与断裂的能力。形与断裂的能力。屈服强度屈服强度 s：材料发生微量塑性变：材料发生微量塑性变形时的应力值形时的应力值。条件屈服强度条件屈服强度 0.2：国标中规定为：国标中规定为试样的塑性变形量为试样标距的试样的塑性变形量为试样标距的 0.2%时材料所承受的的应力值。时材料所承受的的应力值。抗拉强度抗拉强度 b：材料断裂前所承受：材料

5、断裂前所承受的最大应力值。的最大应力值。0.2sF 伸长率：伸长率：%100001lll断面收缩率：断面收缩率：断断裂后裂后拉拉伸伸试试样样的的颈颈缩缩现现象象%100010SSS说明：说明：用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。直径直径d0 相同时，相同时，l0，。只有当。只有当l0/d0 为常数时，为常数时，塑性值才有可比性。塑性值才有可比性。当当l0=10d0 时，伸长率用时，伸长率用 10 表示；表示；当当l0=5d0 时，伸长率用时，伸长率用 5 表示。表示。显然显然 5 10 5%时，有颈缩，为塑性材料表征时，有颈缩，为塑性材料表征

6、特点：特点：（1）试样形状简单、操作方）试样形状简单、操作方便。常用于测定铸铁、铸造便。常用于测定铸铁、铸造合金、工具钢和硬质合金等合金、工具钢和硬质合金等脆性和低塑形材料的强度和脆性和低塑形材料的强度和显示塑性的差别。显示塑性的差别。（2）弯曲试样表面应力最大，）弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺可较灵敏地反映材料表面缺陷。陷。技技术术指指标标：最大压力最大压力:100KN速率：速率：0-120mm/min抗弯强度按下式计算：抗弯强度按下式计算：=M/W M=FL/4(三点弯曲三点弯曲)M=FL/2(四点弯曲四点弯曲)W=d/32(圆柱形试样圆柱形试样)W=bh/6(矩形试样，矩

7、形试样，b-宽，宽，h-高高)技术指标：技术指标：最大压力最大压力:100KN预变性：定位移预变性：定位移 定压力定压力速率：速率：0-120mm/min特点：特点：拉伸时塑性很好的拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发材料在压缩时只发生压缩变形而生压缩变形而不会不会断裂。断裂。脆性金属材料在拉脆性金属材料在拉伸时产生垂直于载伸时产生垂直于载荷轴线的荷轴线的正断正断，塑塑性几乎为零，而在性几乎为零，而在压缩时除能产生一压缩时除能产生一定的定的塑形变形外，塑形变形外，常沿与轴线呈常沿与轴线呈4545方向产生断裂方向产生断裂，具有切断特征。具有切断特征。高温电子万能材料试验机技技术术指指标标：最大拉力：

8、最大拉力：300KN温度范围：温度范围：100-200 200-500 500-900保温时间：样品尺寸确定保温时间：样品尺寸确定拉伸速度：拉伸速度：0120mm/min主要功能：主要功能：测试各种材料在测试各种材料在高温条件下的拉伸力学性能。高温条件下的拉伸力学性能。（屈服强度，抗拉强度和弹（屈服强度，抗拉强度和弹性模量）性模量）拉断前拉断后 冲击韧性：是指材料抵冲击韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破抗冲击载荷作用而不破坏的能力。坏的能力。l指标为冲击指标为冲击韧性值韧性值ak(通通过冲击实验过冲击实验测得测得)。本实验采用本实验采用GB/T229-1994标准规定的标准规定的10mmx10mmx55mmV型缺口试样型缺口试样Q235-10mmx10mmx55mmVQ235-10mmx10mmx55mmV型型缺口试样缺口试样冷脆转变温度冷脆转变温度T Tk k：由于温度由于温度降低造成金属由韧性状态降低造成金属由韧性状态转变为脆性状态的温度。转变为脆性状态的温度。测定测定T Tk k的方法：的方法：（1）能量法：冲击吸收功）能量法：冲击吸收功降低到某一个具体数值时降低到某一个具体数值时的温度定为的温度定为Tk k。（2）端口形貌法：端口形）端口形貌法：端口形貌中纤维区所占面积下降貌中纤维区所占面积下降到到50%时所对应的温度。时所对应的温度。纤维区晶状区剪切唇