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1、金属材料力学性能测试,冉春华 E-mail:,目录,一、金属材料力学性能简介,二、电子万能试验机,三、高温电子万能试验机,五、低温冲击试验机,六、示波冲击试验机,四、常温冲击试验机,一、金属材料力学性能简介,材料的性能,使用性能,工艺性能,力学性能物理性能化学性能,铸造性能锻压性能焊接性能热处理性能,力学性能,材料抵抗各种外加载荷的能力。,弹性：弹性形变,硬度：抵抗硬物压入的能力,强度：抵抗永久变形和断裂的能力,疲劳：,塑性：塑性变形,韧性：塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力,静载时,动载时,刚度：产生弹性变形的难易程度,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,二、电子
2、万能试验机,电子万能材料试验机,技术指标：最大拉力:100KN预变形：定位移、定拉力拉伸速率：0-120mm/min常用速率：Mg合金13mm/min低碳钢58mm/min主要功能：测试各种材料在常温条件下的拉伸、压缩力学性能。（屈服强度，抗、拉压强度和弹性模量）,表1 圆形横截面比例试样,表2 矩形横截面比例试样,低碳钢的拉伸力-伸长曲线,1、弹性和刚度,弹性：指标为弹性极限e，即材料承受最大弹性变形时的应力。刚度：材料保持原有形状与尺寸的能力。指标为弹性模量E。,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、冷热加工、合金化等对弹性模量的影响很小
3、。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。,2、强度与塑性,强度：材料在外力作用下抵抗变形与断裂的能力。屈服强度s：材料发生微量塑性变形时的应力值。条件屈服强度0.2：国标中规定为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。抗拉强度b：材料断裂前所承受的最大应力值。,塑性：材料在外力作用下，产生永久变形而不破坏的性能指标为：,伸长率：,断面收缩率：,断裂后,拉伸试样的颈缩现象,说明：用断面收缩率表示塑性比伸长率更接近真实变形。直径d0 相同时，l0，。只有当l0/d0 为常数时，塑性值才有可比性。当l0=10d0 时，伸长率用10 表示；当l0=5d0 时，伸长率
4、用5 表示。显然5 10 5%时，有颈缩，为塑性材料表征,弯曲,特点：（1）试样形状简单、操作方便。常用于测定铸铁、铸造合金、工具钢和硬质合金等脆性和低塑形材料的强度和显示塑性的差别。（2）弯曲试样表面应力最大，可较灵敏地反映材料表面缺陷。,技术指标：最大压力:100KN速率：0-120mm/min,抗弯强度按下式计算：=M/W M=FL/4(三点弯曲)M=FL/2(四点弯曲)W=d/32(圆柱形试样)W=bh/6(矩形试样，b-宽，h-高),压缩,技术指标：最大压力:100KN预变性：定位移 定压力速率：0-120mm/min,特点：拉伸时塑性很好的材料在压缩时只发生压缩变形而不会断裂。脆性
5、金属材料在拉伸时产生垂直于载荷轴线的正断，塑性几乎为零，而在压缩时除能产生一定的塑形变形外，常沿与轴线呈45方向产生断裂，具有切断特征。,金属压力-位移曲线1-脆性材料 2-塑性材料,脆性金属材料在拉伸和压缩载荷下的力学行为1-拉伸力-位移2-压力-位移,三、高温电子万能试验机,高温电子万能材料试验机,技术指标：最大拉力：300KN温度范围：100-200 200-500 500-900保温时间：样品尺寸确定拉伸速度：0120mm/min主要功能：测试各种材料在高温条件下的拉伸力学性能。（屈服强度，抗拉强度和弹性模量）,高温拉伸试样-加引伸计,拉断前,拉断后,高温拉伸试样-加引伸计,四、常温冲
6、击,冲击韧性：是指材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。,指标为冲击韧性值ak(通过冲击实验测得)。,冲击试样,本实验采用GB/T229-1994标准规定的10mmx10mmx55mmV型缺口试样,添加实物图,Q235-10mmx10mmx55mmV型缺口试样,五、低温冲击,冷脆转变温度Tk：由于温度降低造成金属由韧性状态转变为脆性状态的温度。测定Tk的方法：（1）能量法：冲击吸收功降低到某一个具体数值时的温度定为Tk。（2）端口形貌法：端口形貌中纤维区所占面积下降到50%时所对应的温度。,纤维区,晶状区,剪切唇,六、示波冲击,示波冲击试验机,力特征值：Fgy-屈服力 Fm-最大力Fiu-裂纹启裂力 Fa-裂纹止裂力位移特征值：Sgy-屈服位移 Sm-最大力位移Siu-裂纹启裂力 Sa-裂纹止裂位移St-总位移能量特征值：We：弹性变形功 Wd：弹塑性变形功Wp1：裂纹稳态扩展功Wp3：裂纹撕裂功Wp2：裂纹剩余扩展功,谢谢大家！,
