關于金屬的機械性能及其測量方法課題一:金屬的機械性能及其測量方法第2頁,共33頁，星期六，2024年，5月⑴定義:指金屬在靜載荷作用下，抵抗塑性變形或斷裂的能力。

⑵應用:強度是機械零件(或工程構件)在設計、加工、使用過程中的主要性能指標，特別是選材和設計的主要依據。

一.強度

1.強度的概念:第3頁,共33頁，星期六，2024年，5月⑴拉伸試樣(GB/T228-2002)

⑵力—伸長曲線(以低碳鋼試樣為例):拉伸試驗中得出的拉伸力與伸長量的關系曲線

⑶應力應變曲線

一.強度

2.強度的測定——拉伸實驗第4頁,共33頁，星期六，2024年，5月長試樣：L0=10d0短試樣：L0=5d0拉伸試樣(GB/T228-2002)第5頁,共33頁，星期六，2024年，5月圓形拉伸試樣的外形尺寸doDRh一般D螺紋D一般R螺紋R一般h螺紋h2545M36512.530402034M3051025301528M2447.520251016M164510158131233.51012511M933.51010第6頁,共33頁，星期六，2024年，5月圓形拉伸試樣標距L0內的允許偏差公稱直徑d0L0d0max-d0min<10±0.1±0.10.02≥10±0.2±0.10.05第7頁,共33頁，星期六，2024年，5月彈性變形階段屈服階段強化階段頸縮現象力—伸長曲線<低碳鋼試樣>第8頁,共33頁，星期六，2024年，5月力—伸長曲線<鑄鐵試樣>第9頁,共33頁，星期六，2024年，5月ΔLF0

脆性材料的拉伸曲線<與低碳鋼試樣相對比>脆性材料在斷裂前沒有明顯的屈服現象

第10頁,共33頁，星期六，2024年，5月⑴屈服點:在拉伸試驗過程中,載荷不增加,試樣仍能繼續伸長時的應力,用符號σs表示。對于無明顯屈服現象的脆性材料,其屈服點為試樣卸除載荷后,其標距部分的殘余伸長率達到試樣標距長度的0.2%時的應力,用符號σ0.2表示。⑵抗拉強度:材料在斷裂前所能承受的最大應力,用符號σb表示

一.強度

3.強度指標第11頁,共33頁，星期六，2024年，5月FsA0σs=屈服點

應用:σs和σ0.2常作為零件選材和設計的依據。脆性材料的屈服點:ΔLF0F0.20.2%L0F0.2A0σ0.2=計算公式:第12頁,共33頁，星期六，2024年，5月

σb=FbA0抗拉強度應用:脆性材料制作機械零件和工程構件時的選材和設計的依據計算公式:第13頁,共33頁，星期六，2024年，5月應力-應變曲線圖第14頁,共33頁，星期六，2024年，5月1.定義:金屬材料斷裂前發生永久變形的能力。

2.衡量指標:⑴伸長率:試樣拉斷后,標距的伸長與原始標距的百分比⑵斷面收縮率:試樣拉斷后,頸縮處的橫截面積的縮減量與原始橫截面積的百分比

二.塑性

第15頁,共33頁，星期六，2024年，5月伸長率(δ)l1-l0l0×100%δ=l1——試樣拉斷后的標距(mm)l0——試樣的原始標距(mm)第16頁,共33頁，星期六，2024年，5月斷面收縮率(Ψ)S0-S1S0Ψ=×100%S0——試樣原始橫截面積(mm2)S1——頸縮處的橫截面積(mm2)第17頁,共33頁，星期六，2024年，5月1.定義:金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力2.沖擊試樣3.沖擊試驗原理及方法

三.韌性

第18頁,共33頁，星期六，2024年，5月

計算公式:Ak=GH1

-GH2

=G(H1

-H2)試樣被沖斷過程中吸收的能量即沖擊吸收功(Ak)等于擺錘沖擊試樣前后的勢能差。試驗過程如圖所示:沖擊韌度(ak):沖擊吸收功除以試樣缺口處截面積沖擊試驗原理及方法第19頁,共33頁，星期六，2024年，5月1.布氏硬度:原理、應用、優缺點、實驗2.洛氏硬度:原理、應用、優缺點、實驗

四.硬度

3.維氏硬度:原理、應用、優缺點、實驗第20頁,共33頁，星期六，2024年，5月布氏硬度=

PA凹=2PπD[D-（D2-d2）?]布氏硬度1.原理:第21頁,共33頁，星期六，2024年，5月2.應用:測量比較軟的材料。⑴測量范圍:HBS<450、HBW<650的金屬材料⑵檢測面表面粗糙度:Ra≤0.8⑶試件或零件的最小厚度≥10d⑷壓痕中心應距試樣邊緣的距離≥5d布氏硬度3.優缺點:壓痕大、測量準確,但不能測量成品件第22頁,共33頁，星期六，2024年，5月4.實驗(錄像)布氏硬度第23頁,共33頁，星期六，2024年，5月1.原理:

加初載荷加主載荷卸除主載荷讀硬度值洛氏硬度第24頁,共33頁，星期六，2024年，5月2.應用范圍:常用洛氏硬度標度的試驗范圍20~671500N120°金剛石圓錐體HRC25~1001000N1.588mm鋼球HRB60~85600N120°金剛石圓錐體HRA洛氏硬度硬質合金、碳化物、表面淬火鋼、硬化薄鋼板銅合金、退火鋼、鋁合金、可鍛鑄鐵淬火鋼、冷硬鑄鐵、珠光體、可鍛鑄鐵、鈦合金第25頁,共33頁，星期六，2024年，5月⑴優點:操作簡便、迅速,效率高,可直接讀出硬度數值,主要用于測量成品件及高硬度的材料⑵缺點:壓痕小,當材料內部組織不均勻時,硬度數值波動較大,需在不同部位測試多次,再取其平均值3.優缺點:洛氏硬度第26頁,共33頁，星期六，2024年，5月4.實驗(錄像)洛氏硬度第27頁,共33頁，星期六，2024年，5月1.原理:

維氏硬度

維氏硬度試驗原理與布氏硬度試驗原理相似。區別在于維氏硬度的壓頭是兩相對面夾角為136°的正四棱錐金剛石。試驗時，在規定試驗力F的作用下，壓頭壓入試件表面，保持一定時間后，卸除試驗力，測量壓痕兩對角線長度，求其平均值d，用以計算出壓痕表面積。單位壓痕表面積所承受試驗力的大小即為維氏硬度值，用符號HV表示。

HV=0.1891

Fd2第28頁,共33頁，星期六，2024年，5月2.應用:測量金屬鍍層、薄片材料和化學熱處理后的表面硬度維氏硬度3.優缺點:⑴優點:試驗力小,壓痕深度淺,輪廓清晰,數字準確可靠;試驗力可在很大范圍內選擇(49.03～980.8N),可測量從很軟到很硬的材料⑵缺點:操作緩慢、效率低,對試樣表面質量要求較高第29頁,共33頁，星期六，2024年，5月

五.熱處理零件的質量檢驗類別第30頁,共33頁，星期六，2024年，5月表1最終熱處理各類制件硬度和機械性能檢驗

熱處理制件檢驗類別<HB5013-1996>類別檢驗項目硬度機械性能Ⅰ100%100%從每個制件余量上截取試樣Ⅱ100%同熔煉號的每熱處理爐次抽查制件或試樣,大制件按熔煉號或按同熔煉號的熱處理爐批抽查制件或試件(以Ⅱ大表示)Ⅲ100%不檢驗Ⅳ10%不檢驗第31頁,共33頁，星期六，2024年，5月

熱處理制件檢驗類別<HB5013-1996>注意:⑴對于圖樣中只注有拉伸強度要求者,熱處理后,允許用硬度檢驗代替⑵用作制造小制件的棒材或管材等熱處理后,應100%檢驗硬度.長度大于