金属材料的力学性能金属材料的力学性能.doc

金属力学性能试验方法是检测和评定冶金产品质量的重要手段之一。其中拉伸试验则是应用最广泛的力学性能试验方法。拉伸性能指标是金属材料的研制、生产和验收最主要的测试项目之一，拉伸试验过程中的各项强度和塑性性能指标是反映金属材料力学性能的重要参数。影响拉伸试验结果准确度的因素很多，主要包括试样、试验设备和仪器、拉伸性能测试技术和试验结果处理几大类：为获得准确可靠的，试验室间可比较的试验数据，必须将这些因素加以限定，使其影响减至最小。 二、硬度 硬度能够反映出金属材料在化学成分、金相组织和热处理状态上的差异，是检验产品质量、研制新材料和确定合理的加工工艺所不可缺少的检测性能之一。同时硬度试验是金属力学性能试验中最简便、最迅速的一种方法。 ???硬度实际是指一个小的金属表面或小的体积内抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破裂的一种抗力，因此硬度不是一个单纯的确定的物理量，不是基本的力学性能指标，而是一个由材料的弹性、强度、塑性、韧性等一系列不同力学性能组成的综合性能指标，所以硬度所表示的量不仅决定于材料本身，而且还取决于试验方法和试验条件。 硬度试验方法有很多，一般可分为三类：有压入法，如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、显微硬度；有划痕法，如莫氏硬度；有回跳法，如肖氏硬度等。目前机械制造生产中应用最广泛的硬度是布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。 ?? （一）?布氏硬度 布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F（N），把直径为D（mm）的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面（图1-3），保持规定的时间后卸除试验力，用读数显微镜测出压痕平均直径d（mm），然后按公式求出布氏硬度HB值，或者根据d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。 由于金属材料有硬有软，被测工件有厚有薄，有大有小，如果只采用 一种标准的试验力F和压头直径D，就会出现对某些材料和工件不适应的现象。因此，在生产中进行布氏硬度试验时，要求能使用不同大小的试验力和压头直径，对同一种材料采用不同的F和D进行试验时，能否得到同一的布氏硬度值，关键在于压痕几何形状的相似，即可建立F和D的某种选配关系，以保证布氏硬度的不变性。 ? 国家标准（GB231—84）规定布氏硬度试验时，常用的0.102F/D2的比例为30、10、2.5三种，根据金属材料种类、试样硬度范围和厚度的不同，按照表1-1的规范选择试验压头（钢球）直径D、试验力F及保持时间。????????????? 表1-1?? 布氏硬度试验规范（重要知识目标） 材料 种类 布氏硬度使用 范围（HBS） 球直径 D/mm 0.102F/D2 试验力F/N 试验力保 持时间/s 备注 ?钢 铸铁 ≥140 10 5 2.5 30 29420 7355 1839 10 ? 压痕中心距试样边缘距离不应小于压痕平均直径的2.5倍。 两相邻压痕中心距离不应小于压痕平均直径的4倍。 试样厚度至少应为压痕深度的10倍。试验后，试样支撑面应无可见变形痕迹 ＜140 10 5 2.5 10 9807 2452 613 10～15 非铁 金属 材料 ≥130 10 5 2.5 30 29420 7355 1839 30 35～130 10 5 2.5 10 9807 2452 613 30 ＜35 10 5 2.5 2.5 2452 613 153 60 ? 淬火钢球作压头测得的硬度值以符号HBS表示，用硬质合金球作压头测得的硬度以符号HBW表示。符号HBS和HBW之前的数字为硬度值，符号后面依次用相应数值注明压头直径（mm）、试验力（0.102N）、试验力保持时间（s）（10～15 s不标注）。例如：500HBW5/750，表示用直径5mm硬质合金球在7355N试验力作用下保持10～15s测得的布氏硬度值为500；120HBS10/1000/30，表示用直径10mm的钢球压头在9807N试验力作用下保持30s测得的布氏硬度值为120。 目前，布氏硬度主要用于铸铁、非铁金属以及经退火、正火和调质处理的钢材。 ?（二）?洛氏硬度 洛氏硬度试验是目前应用最广的性能试验方法，它是采用直接测量压痕深度来确定硬度值的。 洛氏硬度试验原理如图1-4所示。，其总试验力F=F1 +F2（588N、980N、1471N）。金属越硬，压入的深度h值越小。为适应人们习惯上数值越大硬度越高的观念，故人为的规定一常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度指标，并规定每0.002 mm为一个洛氏硬度单位，用符号HR表示，则洛氏硬度值为：（98N），再加上主试验力F2它是用顶角为120o金刚石圆锥体或直径为1.588mm（1/16英寸）的淬火钢球作压头，先施加的初始试验力F1 ??????? ? 由此可见，洛氏硬度值是一无量纲的材料性能指标，使用金刚石压头时，常数K