3.金属力学性能2.pptx

金属的力学性能;布式硬度试验方法

洛氏硬度试验方法

维氏硬度试验方法

冲击韧性

疲劳;;硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，是金属材料在静载荷作用下抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力。

硬度的测量方法：压入法、弹跳法和刻痕法三大类。

生产中常用的有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度试验方法

;试验原理：布氏硬度试验是在一定的试验力F作用下，将一定直径D的硬质合金球压头压入到被测金属表面，保持规定时间后卸除试验力，测量被测材料表面留下压痕的平均直径d，根据d计算出压痕面积S，最后求出压痕单位面积上承受的平均试验力，以此作为被测金属材料的布氏硬度值。

式中HBW———布氏硬度;

F———试验力大小（N）;

D———硬质合金球直径（mm）;

d———压痕平均直径（mm）;

;应用：用于测定灰铸铁、退火钢、调质钢、有色金属等材料。;试验原理：洛氏硬度试验是采用顶角为120°的金刚石圆锥体或一定直径的钢球或硬质合金球为压头，以规定的试验力将其压入试样表面。以残余压痕深度计算硬度值。

式中HR—洛氏硬度;

k—常数，用金刚石圆锥体作压头时k=100，

用钢球作压头时k=130;

h—残余压痕深度（mm）。

洛氏硬度试验时，一般均由硬度计的指示器上

直接读出硬度值。

;应用：多用于测定淬回火后硬度相对较高的工件，常用工具、量具、轴承等工件;不同压头和载荷组成A、B、C、D、E、F、G、H、K九种标尺和六种表面洛氏硬度标尺，共15种。HRA、HRB、HRC最常用，改变压力和压头，可适用于不同的测试范围。

表面洛氏HR15N，HR30N，HR45N，HR15T用来测定极薄试样及渗氮层的硬度。

;试验原理：维氏硬度是将顶部两相对面具有规定角度的正棱锥体金刚石压头用一定的试验力压入试样表面，保持规定的时间后卸除试验力，通过测量试样表面压痕两对角线长度，用其平均值计算硬度值，压痕单位表面积所承受的平均压力为维氏硬度值，用符号HV表示

;维氏硬度计算公式:

式中HV—维氏硬度，不标单位;

F—试验力（N）;

d—压痕两对角线长度平均值（mm）。

在实际测试时，维氏硬度值不用计算，而是用测微计测出压痕两对角线的长度，计算出平均值后，再根据d的大小查表，即可求出所测硬度值。

;根据试验力大小维氏硬度分为：

普通维氏硬度试验

小载荷维氏硬度试验

显微维氏硬度试验

（需要显微放大装置）;强度、硬度、塑性等力学性能指标都是金属材料在静载荷作用下的表现。

金属材料在工作时还经常受到动载荷的作用，动载荷包括短时间快速作用的冲击载荷(如空气锤)、随时间作周期性变化的周期载荷(如空气压缩机曲轴)和非周期变化的随机载荷。;冲击载荷;只要是在加载速度低于声速的情况下，受冲击载荷的构件弹性变形不受影响。

而塑性变形则需要时间。当加载速度很快时，塑性变形有可能来不及发展而直接产生断裂。

金属材料在冲击载荷作用下使塑性变形过程受到限制，从而导致形变抗力的增加，造成塑性变形阶段的变形量减少，最终倾向于脆性破坏。

在高速变形下，某些金属可能显示较高塑性，如密排六方金属爆炸成形。;冲击试样;冲击韧性：

Ak=A/s

s-缺口处的横截面积;冲击断口由纤维区、放射区、剪切唇三个区组成。如果试验材料具有一定的韧性，可形成两个纤维区。;;

;金属疲劳是十分普遍的现象，例如火车的车轴是典型的承受弯曲疲劳，汽车的传动轴主要是承受扭转疲劳等。;变动载荷和循环应力

变动载荷是指大小、甚至方向随时间变化的载荷，其在单位面积上的平均值为变动应力。变动应力分为规则周期变动应力（也称循环应力）和无规则随机变动应力。

金属疲劳

金属材料在受到交变应力或重复循环应力时往往在工作应力小于屈服强度的情况下突然断裂，这种现象称为疲劳。

;尽管疲劳失效的最终结果是部件的突然断裂,但实际上它们是一个逐渐失效的过程，从开始出现裂纹到最后破断需要经过很长的时间。;疲劳曲线

;总结