力學(xué)性能第二單元 (1)

1、第二單元 金屬在其他靜載荷下的力學(xué)性能本單元導(dǎo)讀 很多零構(gòu)件實(shí)際服役時(shí)常承受彎矩、扭矩或軸向壓力的作用，或其上有螺紋、孔洞、臺(tái)階等引起應(yīng)力集中的部位，有必要測(cè)定制造這類機(jī)件或工具的材料在相應(yīng)承載條件下的力學(xué)性能指標(biāo)，作為設(shè)汁和選材的依據(jù)。所以，研究金屬材料在常溫靜載荷下的力學(xué)性能時(shí)，除采用單向靜拉仲試驗(yàn)方法外，有時(shí)還選用壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等試驗(yàn)方法。 金屬硬度試驗(yàn)方法在工業(yè)生產(chǎn)及科研中的應(yīng)用極為廣泛。常用的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等試驗(yàn)方法屬于靜載壓入試驗(yàn)。 通過本單元的學(xué)習(xí)，掌握硬度試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、缺口靜載荷試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用，重點(diǎn)掌握各種試驗(yàn)方法所能測(cè)定的力學(xué)性能指標(biāo)以用應(yīng)用范圍

2、。 研究內(nèi)容研究內(nèi)容 研究金屬材料在常溫靜載下力學(xué)性能。研究金屬材料在常溫靜載下力學(xué)性能。 壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、缺口拉伸、硬度試驗(yàn)。壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、缺口拉伸、硬度試驗(yàn)。 不同加載方式在試樣中產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)不不同加載方式在試樣中產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)不同，材料所表現(xiàn)出的力學(xué)行為不完全相同。同，材料所表現(xiàn)出的力學(xué)行為不完全相同。 模塊一 壓縮試驗(yàn)?zāi)芰χR(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)1壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn)壓縮試驗(yàn)的特點(diǎn) 很多零件或構(gòu)件是在壓縮載荷下工作的，例如大型廠房的立柱、起重機(jī)的支架、軋鋼機(jī)的壓緊螺栓、機(jī)器的機(jī)座等。這就需要對(duì)它們的材料進(jìn)行抗壓性能試驗(yàn)評(píng)定。 壓縮試驗(yàn)同拉伸試驗(yàn)一樣，也是測(cè)定材料在常溫、靜載、單向受力下的力學(xué)

3、性能的最常用、最基本的試驗(yàn)之一。 實(shí)踐表明，工程中常用的塑性材料，其受壓與受拉時(shí)所表現(xiàn)出的強(qiáng)度、韌性和塑性等力學(xué)性能是大致相同的。但廣泛使用的脆性材料，其抗壓強(qiáng)度很高，抗拉強(qiáng)度卻很低。所以，壓縮試驗(yàn)大多用來測(cè)定脆性材料的抗壓強(qiáng)度和塑性。對(duì)塑性材料只是測(cè)定彈性模量、比例極限和彈性極限等指標(biāo)。 金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 73142005進(jìn)行。 低碳鋼和灰鑄鐵的單向壓縮曲線 a)低碳鋼 b)鑄鐵 壓縮試驗(yàn)可在萬能材料試驗(yàn)機(jī)或?qū)Ｓ脡毫C(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)材料抵抗外力變形和破壞的情況也可用力-變形曲線或應(yīng)力-應(yīng)變曲線來表示，并以此確定材料的主要壓縮性能指標(biāo)。 拉伸時(shí)塑性很好的材料在壓縮時(shí)只發(fā)

4、生壓縮變形而不會(huì)斷裂，脆性金屬材料在拉伸時(shí)產(chǎn)生來自于載荷軸線的正斷，塑性變形量幾乎為零，而在壓縮時(shí)除能產(chǎn)生一定的塑性變形外，常沿與軸線成45方向產(chǎn)生斷裂，具有切斷特征。 由于塑性材料在進(jìn)行單向壓縮試驗(yàn)時(shí)只能壓扁但不能壓破，不能測(cè)得壓縮強(qiáng)度極限，所以單向壓縮試驗(yàn)適合于脆性和低塑性材料的力學(xué)性能試驗(yàn)，如鑄鐵、鑄鋁合金、軸承合金等，以顯示在靜拉伸、彎曲、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)中不能顯示的材料韌性狀態(tài)的工作行為。能力知識(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)2金屬室溫單向壓縮試驗(yàn)主要力學(xué)性能指標(biāo)金屬室溫單向壓縮試驗(yàn)主要力學(xué)性能指標(biāo) 通過壓縮試驗(yàn)主要測(cè)定脆性材料的抗壓強(qiáng)度mc ；如果在試驗(yàn)時(shí)金屬材料產(chǎn)生明顯屈服現(xiàn)象，還可測(cè)定上、下壓縮屈服強(qiáng)度

5、ReHc和ReLc。 單向壓縮可以看作是反向拉伸，因此拉伸試驗(yàn)時(shí)所決定的力學(xué)性能其定義和公式在此都還適用。能力知識(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)3金屬室溫單向壓縮試驗(yàn)金屬室溫單向壓縮試驗(yàn)一、試樣 金屬壓縮試樣形狀與尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)保證在試驗(yàn)過程中標(biāo)距內(nèi)為均勻單向壓縮，引伸計(jì)所測(cè)變形應(yīng)與試樣軸線上標(biāo)距段的變形相等，端部不應(yīng)在試驗(yàn)結(jié)束之前損壞。 金屬室溫壓縮試驗(yàn)常用的試樣截面為圓形或正方形，高度為直徑或邊長的2.53.5倍。二、試驗(yàn)步驟 試驗(yàn)應(yīng)在室溫1035下進(jìn)行。 用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣直徑或邊長，方法是在試樣原始標(biāo)距中點(diǎn)處兩個(gè)相互垂直的方向上測(cè)量直徑，取其算術(shù)平均值。 根據(jù)低碳鋼屈服載荷和鑄鐵抗壓強(qiáng)度的估計(jì)值，選擇試驗(yàn)

6、機(jī)的示力盤，調(diào)整其指針對(duì)零。 調(diào)整好自動(dòng)繪圖儀。 準(zhǔn)確地將試樣置于試驗(yàn)機(jī)活動(dòng)平臺(tái)的支承墊板中心處。 調(diào)整試驗(yàn)機(jī)夾頭間距，當(dāng)試樣接近上支承板時(shí)，開始緩慢、均勻加載。對(duì)于低碳鋼試樣，將試樣壓成鼓形即可停止試驗(yàn)。對(duì)于鑄鐵試樣，加載到試樣破壞時(shí)(主指針回?cái)[15左右)立即停止試驗(yàn)，以免試樣進(jìn)一步被壓碎。 記錄下有關(guān)試驗(yàn)參數(shù)和所測(cè)性能結(jié)果，寫出試驗(yàn)報(bào)告。三、試驗(yàn)結(jié)果處理出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果無效，應(yīng)重做同樣數(shù)量試樣的試驗(yàn)： 試樣未達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康臅r(shí)，發(fā)生彎曲。 試樣未達(dá)到試驗(yàn)?zāi)康臅r(shí)，端部就局部壓壞以及試樣在凸耳部分或標(biāo)距外斷裂。 試驗(yàn)過程中操作不當(dāng)。 試驗(yàn)過程中試驗(yàn)儀器設(shè)備發(fā)生故障，影響了試驗(yàn)結(jié)果。 試

7、驗(yàn)后，試樣上出現(xiàn)冶金缺陷(如分層、氣泡、夾渣、縮孔等)，應(yīng)在試驗(yàn)記錄及報(bào)告中注明。模塊二 金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)?zāi)芰χR(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)1金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)的特點(diǎn)金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)的特點(diǎn) 在工程和建筑上，很多構(gòu)件和零部件是在彎曲載荷作用下工作的，如橋式起重機(jī)橫梁、火車的輪軸、電纜橋架等，需要對(duì)這些零構(gòu)件的材料進(jìn)行彎曲性能評(píng)定，因此彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)也是生產(chǎn)中常用的一種金屬性能試驗(yàn)方法。 金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)是指采用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲方式對(duì)圓形或矩形橫截面試樣施加彎曲力，一般直至斷裂，測(cè)定其彎曲力學(xué)性能。 試驗(yàn)按YB/T54392006金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)方法進(jìn)行，相對(duì)于拉伸試驗(yàn)要方便得多，而且很適

8、用于低塑性材料彎曲載荷條件下的力學(xué)性能測(cè)試，如鑄鐵、硬質(zhì)合金陶瓷和高分子材料。 彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用 彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用彎曲試驗(yàn)的特點(diǎn)及應(yīng)用 試樣形狀簡單、操作方便。同時(shí)彎曲試驗(yàn)不存在拉伸試驗(yàn)時(shí)的試樣偏斜對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響問題，并可用撓度顯示材料的塑性。常用于測(cè)定鑄鐵、鑄常用于測(cè)定鑄鐵、鑄造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性和低塑性材料造合金、工具鋼及硬質(zhì)合金等脆性和低塑性材料的斷裂強(qiáng)度的斷裂強(qiáng)度。 試驗(yàn)時(shí)，試樣截面上的應(yīng)力分布不均勻，表面應(yīng)力最大，可靈敏的反映材料表面缺陷。常用來比可靈敏的反映材料表面缺陷。常用來比較和鑒定滲碳層和表面淬火層等機(jī)件的質(zhì)量與性較和鑒定滲碳層和表面淬火

9、層等機(jī)件的質(zhì)量與性能。能。 試驗(yàn)時(shí)不能使塑性較好的材料斷裂，故其Ffmax曲線的最后部分可任意延長。 能力知識(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)2金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)一、金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)原理 YB/T54392006金屬彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)方法中規(guī)定，彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)是采用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲方式對(duì)圓形或矩形橫截面試樣施加彎曲力，一般直至斷裂，測(cè)定其彎曲力學(xué)性能指標(biāo)。 彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)所用圓形截面試樣的直徑545mm，矩形截面試樣的hb為5mm75mm(或5mm5mm)至30mmm40mm(或30mm30mm)。 進(jìn)行彎曲試驗(yàn)時(shí)，將圓形或矩形及方形試樣放置在一定跨距L的支座上，進(jìn)行三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎

10、曲試驗(yàn)，通過記錄彎曲力F和試樣撓度f之間的關(guān)系，通常求出斷裂時(shí)的抗彎強(qiáng)度和最大撓度，以表示材料的強(qiáng)度和塑性。 對(duì)于圓形、矩形橫截面試樣，一般每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)需試驗(yàn)3個(gè)試樣；對(duì)于薄板試樣，每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)至少試驗(yàn)6個(gè)試樣，試驗(yàn)時(shí)，拱面向上和向下各試驗(yàn)3個(gè)試樣。圖2-7 金屬彎曲試驗(yàn)加載方式示意圖(a)三點(diǎn)彎曲加載 (b)四點(diǎn)彎曲加載二、金屬彎曲力學(xué)性能的確定 通過彎曲試驗(yàn)得到的彎曲載荷和試樣彎曲撓度的關(guān)系曲線稱為彎曲圖，并可根據(jù)彎矩M值，應(yīng)用材料力學(xué)公式求出彎曲強(qiáng)度和撓度。 鑄鐵的彎曲力F撓度f曲線 試樣彎曲時(shí)，受拉側(cè)表面的最大正應(yīng)力：試樣彎曲時(shí)，受拉側(cè)表面的最大正應(yīng)力： 式中式中M最大彎矩。對(duì)三點(diǎn)彎曲最大

11、彎矩。對(duì)三點(diǎn)彎曲 M=FLs/4；對(duì)；對(duì)四點(diǎn)彎曲四點(diǎn)彎曲M=FL/2。 W抗彎截面系數(shù)。對(duì)于直徑為抗彎截面系數(shù)。對(duì)于直徑為d的圓形試的圓形試樣，樣， ； 對(duì)于寬度為對(duì)于寬度為b，高為，高為h的矩形試樣，的矩形試樣，W=bh2/6 計(jì)算脆性材料的抗彎強(qiáng)度：計(jì)算脆性材料的抗彎強(qiáng)度： （Mb為斷裂時(shí)的彎矩為斷裂時(shí)的彎矩,讀出讀出Fbb） WM WMbbb1.抗彎強(qiáng)度bb 彎曲試驗(yàn)主要測(cè)定脆件或低塑性材料的抗彎強(qiáng)度。試樣彎曲至斷裂前達(dá)到的、按彈性彎曲應(yīng)力公式計(jì)算得到的最大彎曲應(yīng)力就是材料的抗彎強(qiáng)度,用符號(hào)bb表示。WLFsbbbb4WlFbbbb2 bb是鑄鐵的重要力學(xué)性能指標(biāo)。 灰鑄鐵的抗彎性能優(yōu)于

12、抗拉性能，球鐵和可鍛鑄鐵的bb比灰鑄鐵的大得多，如珠光體球鐵的bb 為7001200MPa,為抗拉強(qiáng)度的1.61.9倍。 2.斷裂撓度fbb的測(cè)定 將試樣對(duì)稱地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上，撓度計(jì)裝在試樣中間的測(cè)量位置上，對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，直至試驗(yàn)斷裂，測(cè)量試樣斷裂瞬間跨距中點(diǎn)的撓度，此撓度即為斷裂撓度fbb。此方法用于仲裁試驗(yàn)。 測(cè)定斷裂撓度一般可與測(cè)定抗彎強(qiáng)度在同一試驗(yàn)中進(jìn)行?？梢岳迷囼?yàn)機(jī)橫梁位移來測(cè)定斷裂撓度，但應(yīng)對(duì)試驗(yàn)機(jī)柔度等因素的影響加以修正。模塊三 金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn)金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的特點(diǎn) 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是金屬力學(xué)性能試驗(yàn)中的一種重要試驗(yàn)方法。對(duì)于某些承受切應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的零件如傳

13、動(dòng)主軸、彈簧、鉆桿等，具有重要的實(shí)際意義。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要用于評(píng)價(jià)材料的塑性，尤其是在拉伸試驗(yàn)時(shí)呈脆性的材料，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是評(píng)價(jià)其塑性的最佳方法。金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)具有如下特點(diǎn)： 圓柱形試樣扭轉(zhuǎn)時(shí)，試樣從開始變形直至破壞，其長度和截面尺寸幾乎保持不變。試樣沿標(biāo)距長度的塑性變形始終是均勻發(fā)生的，沒有縮頸現(xiàn)象出現(xiàn)，能實(shí)現(xiàn)大塑性變形量條件下的試驗(yàn)，因此，對(duì)于那些塑性好的材料用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法可以精確地測(cè)定其應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系。 高溫扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)(熱扭轉(zhuǎn)試驗(yàn))可以用來研究金屬在熱加工條件下的流變性能與斷裂性能、評(píng)定材料的熱壓力加工性，并為確定生產(chǎn)條件下的熱壓力加工工藝(如軋制、鍛造、擠壓)參數(shù)提供依據(jù)。 能較敏感地反映出金

14、屬表面缺陷及表面硬化層的性能。因此，可利用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)研究或檢驗(yàn)工件熱處理的表面質(zhì)量和各種表面強(qiáng)化工藝的效果。 扭轉(zhuǎn)時(shí)試樣中的正應(yīng)力與切應(yīng)力在數(shù)值上大體相扭轉(zhuǎn)時(shí)試樣中的正應(yīng)力與切應(yīng)力在數(shù)值上大體相等。等。 當(dāng)扭轉(zhuǎn)沿著橫截面斷裂時(shí)為切斷，而由最大正應(yīng)當(dāng)扭轉(zhuǎn)沿著橫截面斷裂時(shí)為切斷，而由最大正應(yīng)力引起斷裂時(shí)，斷口呈螺旋狀與縱軸成力引起斷裂時(shí)，斷口呈螺旋狀與縱軸成45。能力知識(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)2金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn) 對(duì)圓形試樣施加扭矩T，測(cè)量扭矩及其相應(yīng)的扭角，一般扭至斷裂，便可測(cè)出金屬材料的各項(xiàng)扭轉(zhuǎn)性能指標(biāo)，如金屬的切變模量G、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度、規(guī)定非比例扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度及最大非比例切應(yīng)變等。

15、試驗(yàn)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T101282007金屬室溫扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法進(jìn)行。一、試樣 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)主要采用直徑d0=10mm、標(biāo)距長度L0分別為50cmm或100mm，平行長度分別為70mm和120mm的圓柱形試樣。 采用其他直徑的試樣，平行長度為標(biāo)距加上兩倍直徑。 由于扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)試樣外表面切應(yīng)力最大，對(duì)于試樣表面的細(xì)微缺陷較為敏感。因此，對(duì)試樣的表面粗夠度要求較拉伸試樣為高，規(guī)定為Ra0.4m。 圓柱形扭轉(zhuǎn)試樣 二、力學(xué)性能指標(biāo)二、力學(xué)性能指標(biāo) 扭矩扭角（扭矩扭角（T- ）曲線曲線 試樣在彈性范圍內(nèi)表面的切應(yīng)力和切應(yīng)變?cè)嚇釉趶椥苑秶鷥?nèi)表面的切應(yīng)力和切應(yīng)變?yōu)椋簽椋?W為試樣抗扭截面系數(shù)，圓柱試樣為：為試樣抗

16、扭截面系數(shù)，圓柱試樣為： WT 002Ld 16/ )(30d 扭矩扭角曲線扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能指標(biāo)切變模量切變模量G（在彈性（在彈性范圍內(nèi)，切應(yīng)力與范圍內(nèi)，切應(yīng)力與切應(yīng)變之比）：切應(yīng)變之比）：扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)抗扭強(qiáng)度抗扭強(qiáng)度 （Tm為扭斷前承受的最大扭矩為扭斷前承受的最大扭矩） WTmm40032dTLGWTeHeHWTeLeL三、試驗(yàn)步驟用游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣直徑，對(duì)于圓形試樣應(yīng)據(jù)標(biāo)距兩端及中間處兩個(gè)相互垂直的方向上各測(cè)量一次直徑。取用三處測(cè)得的直徑的算術(shù)平均值的最小值計(jì)算試樣的抗扭截面系數(shù)W。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一般在室溫1035范圍內(nèi)進(jìn)行。將試樣裝入試驗(yàn)機(jī)，用粉筆沿試樣軸線畫一條直線，以便觀察試樣受扭時(shí)的

17、變形。試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)機(jī)兩夾頭中之一應(yīng)能沿軸向自由移動(dòng)，對(duì)試樣無附加軸向力，兩夾頭保持同軸。根據(jù)材料性質(zhì)估算扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)所需最大扭矩，選好試驗(yàn)機(jī)的扭矩度盤，使最大扭矩指示值在度盤的后半圈內(nèi)。啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)上的電機(jī)，對(duì)試樣進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，在試驗(yàn)中，應(yīng)注意選擇扭轉(zhuǎn)速度。低碳鋼試樣在屈服前，扭轉(zhuǎn)速度在（630）/min范圍內(nèi)，屈服后的扭轉(zhuǎn)速度不大于720/min,且速度的改變應(yīng)無沖擊產(chǎn)生。試樣扭斷后，立即關(guān)機(jī)，取下試樣，試驗(yàn)結(jié)束。記下試驗(yàn)中試樣屈服時(shí)的扭矩TeH或 TeL和破壞時(shí)的最大扭矩Tm，寫出試驗(yàn)報(bào)告。模塊四 金屬缺口試樣靜載荷試驗(yàn)一、問題的提出 前面介紹的拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等靜載荷試驗(yàn)方法，都是采用橫截

18、面均勻的光滑試樣，但實(shí)際生產(chǎn)中的工件，絕大多數(shù)都不是截面均勻而無變化的光滑體，往往存在截面的急劇變化，如鍵槽、油孔、臺(tái)階、軸肩、螺紋、退刀槽及焊縫等。這種截面變化的部位可視為“缺口”。缺口效應(yīng)缺口效應(yīng)：由于缺口的存在，在靜載荷作用下，缺口截面上的應(yīng)力狀態(tài)將發(fā)生變化，產(chǎn)生所謂“缺口效應(yīng)”，從而影響金屬材料的力學(xué)性能。一、應(yīng)力集中 金屬缺口效應(yīng)中最顯而易見的是應(yīng)力集中。由于缺口部分不能承受外力，這一部分外力要由缺口前方的部分材料來承擔(dān)，因而缺口根部的應(yīng)力最大，離開缺口根部，應(yīng)力逐漸減小，一直減小到某一恒定數(shù)值，這時(shí)缺口的影響便消失了。 應(yīng)力集中系數(shù)應(yīng)力集中系數(shù):表示缺口引起的應(yīng)力集中程度。表示缺口

19、引起的應(yīng)力集中程度。Ktmax 應(yīng)力集中系數(shù)反映了應(yīng)力集中的程度，是一個(gè)大于 1 的系數(shù)。 試驗(yàn)表明，在彈 性范圍內(nèi)，Kt的數(shù)值與材料性質(zhì)無關(guān)，只決定于缺口幾何形狀和尺寸。截面尺寸改變愈劇烈，應(yīng)力集中系數(shù)就愈大。因此，零件上應(yīng)盡量避免帶尖角的孔或槽，在階梯桿截面的突變處要用圓弧過渡。 對(duì)給定的缺口形狀，可通過公式計(jì)算或通過圖表查到應(yīng)力集中系數(shù)Kt。能力知識(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)2缺口試樣靜拉伸試驗(yàn)缺口試樣靜拉伸試驗(yàn) 缺口試樣靜拉伸試驗(yàn)分為軸向拉伸和偏斜拉缺口試樣靜拉伸試驗(yàn)分為軸向拉伸和偏斜拉伸兩種，試驗(yàn)的目的是為了比較各種材料對(duì)伸兩種，試驗(yàn)的目的是為了比較各種材料對(duì)缺口敏感的程度。缺口敏感的程度。 缺口

20、試樣軸向靜拉伸試驗(yàn)廣泛用于研究高強(qiáng)度鋼(淬火低中溫回火)的力學(xué)性能、鋼和鈦的氫脆以及用于研究高溫合金的缺口敏感性等。一、試樣 缺口拉伸試樣二、缺口試樣軸向靜拉伸試驗(yàn) 缺口試樣軸向靜拉伸的過程與光滑試樣靜拉伸試驗(yàn)相同。 金屬材料的缺口敏感性指標(biāo)用缺口試樣的抗拉強(qiáng)度RBN與等截面尺寸光滑試樣的抗拉強(qiáng)度Rm的比值表示，稱為缺口敏感度，記為NSR(Notch Strength Ratio)：mBNRRNSR NSR越大，缺口敏感性越小。 對(duì)于低碳鋼那樣的塑性材料，一般NSR大于1，在靜荷作用下可以不考慮應(yīng)力集中的影響。而對(duì)于組織均勻的脆性材料，如高碳工具鋼、高強(qiáng)度材料，NSR一般小于1，應(yīng)力集中將大大

21、降低構(gòu)件的強(qiáng)度，其危害是嚴(yán)重的。 對(duì)于組織不均勻的脆性材料，如灰鑄鐵，由于其內(nèi)部組織中片狀石墨的影響，相當(dāng)于在組織中存在大量的空洞或裂紋，而工件表面截面形狀的改變反而不會(huì)對(duì)構(gòu)件承載能力造成明顯的影響。能力知識(shí)點(diǎn)能力知識(shí)點(diǎn)3缺口試樣靜彎試驗(yàn)缺口試樣靜彎試驗(yàn)缺口靜彎試驗(yàn) 光滑試樣的靜彎試驗(yàn)主要用來評(píng)定工具鋼光滑試樣的靜彎試驗(yàn)主要用來評(píng)定工具鋼或一些脆性材料的力學(xué)性能，而缺口試樣或一些脆性材料的力學(xué)性能，而缺口試樣的靜彎試驗(yàn)則用來評(píng)定或比較結(jié)構(gòu)鋼的缺的靜彎試驗(yàn)則用來評(píng)定或比較結(jié)構(gòu)鋼的缺口敏感度和裂紋敏感度?？诿舾卸群土鸭y敏感度。 缺口靜彎曲試驗(yàn)試樣如圖。也可采用尺寸為l0mm10 mm55 mm、缺

22、口深度為2mm、夾角為60的V型缺口試樣。試驗(yàn)時(shí)記錄彎曲曲線(試驗(yàn)力F與撓度f關(guān)系曲線)，直至試樣斷裂。 試樣在Fmax時(shí)形成裂紋,在F1時(shí)裂紋擴(kuò)展到臨界尺寸隨即失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。曲線所包圍的面積分為彈性區(qū)、塑性區(qū)和斷裂區(qū)。各區(qū)所占面積分別表示彈性變形功、塑性變形勸和斷裂功的大小，在這三部分中斷裂功最重要。斷裂功的大小取決于材料塑性，塑性好的材料裂紋擴(kuò)展慢，斷裂功增大。 因此可用斷裂功或Fmax/ F1的大小來表示裂紋敏感度。Fmax/ F1的比值越大，缺口敏感性越?。环粗?，缺口敏感性越大。若斷裂功為零或Fmax/ F11，表明裂紋擴(kuò)展極快，金屬易產(chǎn)生突然脆性斷裂，缺口敏感性最大。模塊五 金屬硬

23、度試驗(yàn)一、硬度及其意義 1、硬度 表征材料軟硬程度的一種性能,隨試驗(yàn)方法的不同，物理意義不同。 2、硬度的種類 壓入法：布氏硬度、洛氏、維氏、維氏、普氏等。表征材料的塑性變形抗力及應(yīng)變硬化能力。 刻劃法：莫氏硬度。表征材料對(duì)切斷的抗力。 回跳法：肖氏硬度 表征金屬彈性變形功的大小。二、硬度試驗(yàn) 1、布氏硬度 （1）原理 用一定直徑D的鋼球或硬質(zhì)合金球?yàn)閴侯^，施以一定的試驗(yàn)力，將其壓入試樣表面，經(jīng)規(guī)定保持時(shí)間后，卸除試驗(yàn)力。試樣表面留下壓痕。力除以壓痕球形表面積的商就是布氏硬度。 d壓痕直徑)(204. 0102. 022dDDDFAFHB （2）種類 布氏硬度試驗(yàn)用壓頭 直徑D有10，5，2.

24、5，2，1mm五種。 F/D2的比值有七種。 （3）布氏硬度的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：能較大范圍的反映材料的平均性能。試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復(fù)性好，應(yīng)用廣泛。 缺點(diǎn)：屬有損檢測(cè)；不能連續(xù)檢測(cè)。 為保證數(shù)據(jù)可靠，需根據(jù)材料的種類和試樣的厚薄更換壓頭。d=0.240.6D 2、洛氏硬度 （1）原理 以壓頭留下的壓痕深度來表示材料的硬度值。 壓痕深度h越大，硬度值越低。規(guī)定： 不同的壓頭，k值不同；金剛石k=0.2；鋼球k=0.26 錐頭又分成=120o的圓錐或四面錐。 （2）種類 HRA、HRB、HRC 最常用，改變壓力和壓頭，可適用于不同的測(cè)試范圍。 表面洛氏 HR15N，HR30N， HR45N，HR15T用來測(cè)定極薄試樣及滲氮層的硬度。002. 0hkHR 3、維氏硬度 =136o的金剛石四棱錐體 取=136o 與布氏