任務(wù)二碳素鋼的力學(xué)性能

任務(wù)二碳素鋼的力學(xué)性能第一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六第二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六帶著下列問題看書P8－10第三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六力學(xué)性能不僅是設(shè)計(jì)零件、選用材料時的重要依據(jù)。而且也是按驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)來鑒定材料的依據(jù)以及對產(chǎn)品的工藝進(jìn)行質(zhì)量控制的重要參數(shù)碳鋼的力學(xué)性能：第四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六常見的力學(xué)性能強(qiáng)度塑性硬度沖擊韌度疲勞強(qiáng)度一般可以通過拉伸試驗(yàn)來測定第五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)在承受軸向拉伸載荷下測定材料特性的試驗(yàn)方法。彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度等第六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六強(qiáng)度是金屬材料在靜載荷作用下，抵抗永久變形和斷裂的能力。主要有屈服強(qiáng)度δs和抗拉強(qiáng)度或強(qiáng)度極限δb兩個指標(biāo)第七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六塑性金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不被破壞的能力，主要有伸長率和斷面收縮率兩個指標(biāo)。第八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六繪出的拉伸圖是一段曲線第九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)（1）彈性階段OA：這一階段試樣的變形完全是彈性的，全部寫出荷載后，試樣將恢復(fù)其原長。此階段內(nèi)可以測定材料的彈性模量E。第十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六虛線代表什么虛線所示，這是因?yàn)樵嚰_始變形之前機(jī)器的機(jī)件之間和試件與夾具之間留有空隙，所以當(dāng)試驗(yàn)剛剛開始時，在拉伸圖上首先產(chǎn)生虛線所示的線段，繼而逐步夾緊，最后只留下試件的變形。為了消除在拉伸圖起點(diǎn)處發(fā)生的曲線段。須將圖形的直線段延長至橫坐標(biāo)所得相交點(diǎn)O，即為拉伸圖之原點(diǎn)。第十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)（2）屈服階段BC：試樣的伸長量急劇地增加，而萬能試驗(yàn)機(jī)上的荷載讀數(shù)卻在很小范圍內(nèi)波動。如果略去這種荷載讀數(shù)的微小波動不計(jì)，這一階段在拉伸圖上可用水平線段來表示。若試樣經(jīng)過拋光，則在試樣表面將看到大約與軸線成45°方向的條紋，稱為滑移線。第十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)（3）強(qiáng)化階段CE,試樣經(jīng)過屈服階段后，若要使其繼續(xù)伸長，由于材料在塑性變形過程中不斷強(qiáng)化，故試樣中抗力不斷增長。第十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)（4）頸縮階段和斷裂EF:試樣伸長到一定程度后，荷載讀數(shù)反而逐漸降低。此時可以看到試樣某一段內(nèi)橫截面面積顯著地收縮，出現(xiàn)“頸縮”的現(xiàn)象，一直到試樣被拉斷。斷口呈杯錐狀第十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)：利用原始標(biāo)距內(nèi)的殘余變形來計(jì)算材料斷后伸長率A和斷面收縮率Z，計(jì)算公式為：延伸率：

L0為試件之原始標(biāo)距mm，Lu為試件拉斷后標(biāo)距mm。第十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六拉伸試驗(yàn)截面收縮率：式中:Su為試件拉斷后，頸縮處之最小截面積mm2第十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六總結(jié)隨著載荷的增加，圖形沿傾斜的直線上升，到達(dá)A點(diǎn)及B點(diǎn)。過B點(diǎn)后，低碳鋼進(jìn)入屈服階段（鋸齒形的BC段），B點(diǎn)為上屈服點(diǎn)，即屈服階段中力首次下降前的最大載荷第十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六材料硬度試驗(yàn)方法硬度是材料機(jī)械性能的一種整體綜合指標(biāo)。硬度值不僅與材料的彈性極限、彈性模量、屈服極限、脆性、乃至于材料結(jié)晶狀態(tài)、原子間鍵結(jié)合力和原子結(jié)構(gòu)等都有關(guān)系,硬度測定的特點(diǎn)是不損壞工件、操作方便、迅速、效率高。第十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六硬度試驗(yàn)方法分類

靜壓入試驗(yàn)——用以測定材料對永久變形的抗力。布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、顯微硬度

劃痕試驗(yàn)——測定材料對破裂的抗力。觀察一種材料是否能被另一種材料劃痕，馬氏劃痕硬度、莫氏劃痕硬度第十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六硬度試驗(yàn)方法分類

犁槽試驗(yàn)——將一鈍頭元件（通常為金剛石）以一定的載荷和相似條件下劃過表面，以劃痕寬度作為硬度的度量標(biāo)準(zhǔn)。第二十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六硬度試驗(yàn)方法分類

磨損試驗(yàn)——將試樣壓在一正在轉(zhuǎn)動的圓盤上，以磨耗率作為硬度的度量標(biāo)準(zhǔn)沖蝕試驗(yàn)——在標(biāo)準(zhǔn)條件下將磨料沖射到試驗(yàn)表面上，以在一定時間內(nèi)損失的材料重量作為硬度的度量標(biāo)準(zhǔn)第二十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六硬度試驗(yàn)方法分類

回跳試驗(yàn)——或稱彈性回跳法，測定材料對彈性變形的抗力。使一標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量和尺寸的物體由試驗(yàn)表面彈回，取回跳高度作為硬度標(biāo)準(zhǔn)。肖氏硬度阻尼試驗(yàn)——也稱搖擺試驗(yàn)，測定材料對永久變形的抗力。搖擺法硬度第二十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六靜壓入硬度試驗(yàn)定義：抵抗永久壓痕的能力。原理：在一定的時間間隔里，將硬質(zhì)壓頭壓入所要測試的金屬表面，然后測量壓痕的深度或大小。第二十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六靜壓入硬度試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：材料的硬度和其他物理特性之間存在著某種關(guān)系，是一種非破壞性試驗(yàn)。分類：宏觀硬度通常載荷在1KG以上顯微硬度通常載荷小于1KG(1g-500g)納米硬度通常在更小的載荷范圍第二十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六l

測量

將一定直徑（10mm、5mm、2.5mm）的鋼球在一定載荷下壓入金屬,保持一定時間后卸載,測量壓痕直徑,按下列公式計(jì)算硬度值HB:

P——

負(fù)荷(kgf)S——

壓痕的球形表面積(mm2)D——

鋼球直徑(mm)d——

壓痕直徑(mm)h——

壓痕深度(mm)壓痕直徑是在兩個相互垂直方向上測量的平均值。常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

布氏硬度試驗(yàn)(GB231-63)第二十五頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六

對鋼鐵材料，

通常負(fù)荷采用3000kg，保持時間10~15s;對軟金屬，

負(fù)荷可降至500kg。通常硬度和負(fù)荷的關(guān)系為：3000kgBHN96-6001500kgBHN48-300500kgBHN16-100

常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

布氏硬度試驗(yàn)(GB231-63)第二十六頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六布氏硬度試樣厚度一般不小于壓痕深度的10倍,試驗(yàn)后壓痕直徑的大小應(yīng)在

0.25D<d<0.6D,否則試驗(yàn)結(jié)果無效.

布氏硬度標(biāo)記例:HB2.5/187.5/10=190表示2.5mm鋼球187.5kg載荷保持10s.HB350表示10mm鋼球3000kg載荷保持10s.第二十七頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六

l

影響因素:

壓頭材料鋼球直徑鋼球表面質(zhì)量負(fù)荷大小負(fù)荷保持時間直徑測量試樣表面光潔度常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

布氏硬度試驗(yàn)(GB231-63)第二十八頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六l

測量

以金剛石圓錐或鋼球作壓頭壓入金屬表面,先后兩次施加載荷:初負(fù)荷(通常10kg)及總負(fù)荷(初負(fù)荷加主負(fù)荷)60、100、150kg,由兩次負(fù)荷壓痕深度之差,求得洛氏硬度.

洛氏硬度按所選壓頭和負(fù)荷不同分為15種,以HRA、HRC、HRB最為常用

常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

洛氏硬度試驗(yàn)(GB230-63)

第二十九頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六

常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

洛氏硬度試驗(yàn)(GB230-63)

洛氏硬度HRAHRCHRB采用壓頭金剛石圓錐(120O)金剛石圓錐(120O)1.588mm鋼球總負(fù)荷60kg150kg100kg常用范圍70-8520–6725–100大致相當(dāng)于維氏硬度390–900240-90060–240應(yīng)用薄板、硬質(zhì)合金`表面淬火等淬火鋼、調(diào)質(zhì)鋼等低中碳鋼、退火鋼、銅合金、硬鋁合金等第三十頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六l

計(jì)算公式

h0----初負(fù)荷作用下的壓痕深度mm.h1----加上主負(fù)荷并卸除,而保留初負(fù)荷時的壓痕深度mm.

常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

洛氏硬度試驗(yàn)(GB230-63)

第三十一頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六l

影響因素:

金剛石圓錐壓頭角度金剛石圓錐壓頭頂端的球面半徑鋼球壓頭直徑初負(fù)荷﹑總負(fù)荷﹑負(fù)荷施加速度測深裝置的影響總負(fù)荷保持時間的影響.

常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

洛氏硬度試驗(yàn)(GB230-63)

第三十二頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六l

測量

采用136o

金剛石正方形角錐體壓頭。硬度值為所施加的負(fù)荷除以壓痕的表面積

P-----所施加的負(fù)荷

（kgf）d-----壓痕對角線的平均值

（mm）

l

影響因素:金剛石壓頭相對兩面夾角、負(fù)荷大小及施加速度﹑顯微鏡刻度誤差﹑壓痕測量誤差.

常用的靜壓入硬度試驗(yàn)方法

維氏硬度試驗(yàn)

第三十三頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六沖擊韌性第三十四頁，共三十七頁，編輯于2023年，星期六疲勞強(qiáng)度在交變應(yīng)力作用下，零件的工作應(yīng)力