五材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限

1、（五）材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 1是材料在對(duì)稱循環(huán)彎曲應(yīng)力情況下的疲勞極限，測(cè)定比較簡(jiǎn)便。模具實(shí)際承受的循環(huán)應(yīng)力多是不對(duì)稱的，而且應(yīng)力狀態(tài)也比較復(fù)雜，這時(shí)材料的疲勞極限與-1有所不同，且不易試驗(yàn)測(cè)定,但與-1有密切的關(guān)系。疲勞斷裂失效的抗力指標(biāo)11.不同循環(huán)應(yīng)力特性下的疲勞極限任何循環(huán)應(yīng)力都是由靜載應(yīng)力分量m和交變應(yīng)力分量a組成的；交變應(yīng)力分量a是引起疲勞斷裂的根本原因；a越大，疲勞極限越低；反之，a越小，疲勞極限越高。材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 2不對(duì)稱循環(huán)疲勞極限值與1值的關(guān)系1）當(dāng)靜載應(yīng)力分量m0（為拉應(yīng)力）時(shí)在各種循環(huán)應(yīng)力中，對(duì)稱循環(huán)的疲勞極限1最低。不對(duì)稱循環(huán)疲勞極限值隨著

2、應(yīng)力比R=min/max值增大，交變應(yīng)力分量a減小，則不對(duì)稱循環(huán)的疲勞極限值升高。當(dāng) R1時(shí)，不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限，介于材料的1和靜強(qiáng)度之間。材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 32）當(dāng)靜載應(yīng)力分量m0(為壓應(yīng)力)時(shí)材料的疲勞極限一般也高于1?？傊鞣N不對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下材料的疲勞極限均高于1，用1進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算偏于安全。用1比較不同材料的疲勞抗力，可供選材時(shí)參考。材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 42.不同應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞極限 同一材料在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，所測(cè)得的疲勞極限也不相同，這是由于不同應(yīng)力狀態(tài)下的切應(yīng)力與正應(yīng)力之比不同所造成的。 材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 51、1P 、1間的關(guān)系

3、式： 鋼 1P = 0.851 鑄鐵 1P = 0.651 鋼及輕合金 1 = 0.551 鑄鐵 1 = 0.801同一材料在不同應(yīng)力狀態(tài)下的疲勞極限關(guān)系式: 1 1P 1 材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 6原因交變彎曲時(shí)，表面應(yīng)力最大，疲勞源多發(fā)生在表面；交變拉壓時(shí)，截面上應(yīng)力大小一致，疲勞源既可在表面，又可在內(nèi)部，即發(fā)生疲勞損傷的幾率增多，表現(xiàn)為1P值較低； 扭轉(zhuǎn)時(shí)，交變切應(yīng)力比拉應(yīng)力更易使材料局部產(chǎn)生微小塑性變形，即更易產(chǎn)生疲勞損傷，因而1最低。材料在其它循環(huán)應(yīng)力下的疲勞極限 7(五)材料的低周疲勞抗力 低周疲勞的特點(diǎn)：最大循環(huán)應(yīng)力接近或高于材料的屈服強(qiáng)度，使材料的應(yīng)力集中處等薄弱部位發(fā)

4、生塑性變形，因而材料在每一周次的循環(huán)應(yīng)力作用下，均產(chǎn)生一定幅度的塑性變形。低周疲勞壽命較短，一般在102105次的范圍內(nèi)。8為了提高模具的低周疲勞壽命，選材時(shí)應(yīng)在滿足強(qiáng)度要求的前提下，盡量選用高塑性的材料。高周疲勞條件下測(cè)重選用高強(qiáng)度材料 。材料的低周疲勞抗力 9周期性塑性應(yīng)變對(duì)材料塑變抗力的影響循環(huán)硬化：反復(fù)的塑性應(yīng)變會(huì)使材料的塑變抗力增大的現(xiàn)象；循環(huán)軟化：反復(fù)的塑性應(yīng)變會(huì)使材料的塑變抗力減小的現(xiàn)象。材料的低周疲勞抗力 10塑變抗力變化的規(guī)律材料的性能比值b0.2大于1.4時(shí)，為循環(huán)硬化；若b 0.2小于1.2時(shí)，為循環(huán)軟化；若b 0.2在1.21.4之間時(shí)，傾向不定，但性能一般比較穩(wěn)定材料

5、的低周疲勞抗力 11循環(huán)軟化對(duì)塑變的影響循環(huán)軟化會(huì)產(chǎn)生過(guò)量的塑性變形。循環(huán)軟化首先使應(yīng)力集中處的材料軟化，使應(yīng)力得以重新分布，削減應(yīng)力集中。 材料的低周疲勞抗力 12(六)材料在其他條件下的疲勞抗力 （1）沖擊疲勞 在沖擊載荷的多次作用下所發(fā)生的疲勞破壞稱為沖擊疲勞。 13不同沖擊能量下的性能指標(biāo)1）在沖擊能量高時(shí)，疲勞斷裂周次很低(Nf250)時(shí)，材料的疲勞抗力主要決定于塑性；2）在沖擊能量低時(shí)，疲勞斷裂周次較高(Nf2104)時(shí)，材料的疲勞抗力主要取決于強(qiáng)度。3）沖擊能量介于上述兩種情況之間時(shí)，要求材料具有強(qiáng)度和塑性的良好配合。沖擊疲勞144）材料的沖擊韌度ak值可作為沖擊疲勞抗力的參考值

6、，尤其對(duì)高強(qiáng)度材料。5）材料的整體剛度對(duì)沖擊應(yīng)力的大小有影響；整體剛度增大，沖擊應(yīng)力增大。6）沖擊疲勞下的缺口效應(yīng)要比靜疲勞大。 沖擊疲勞152.熱疲勞 熱作模具工作表面承受循環(huán)熱負(fù)荷，使得表面材料發(fā)生循環(huán)脹縮變形，當(dāng)這種變形受到外界(包括內(nèi)部不變形材料)的約束不能自由地進(jìn)行時(shí)，就使表面材料產(chǎn)生循環(huán)熱應(yīng)力。循環(huán)熱應(yīng)力的反復(fù)作用將使模具表面多處產(chǎn)生沿晶和穿晶裂紋 材料在其他條件下的疲勞抗力 16 模具表層循環(huán)熱應(yīng)力的關(guān)系式T熱應(yīng)力(MPa)；ET材料受熱溫度下的彈性模量(MPa)；材料的線脹系數(shù)(1)；t表面層溫度變化范圍()；材料的泊松比。 熱疲勞17與減小熱應(yīng)力有關(guān)的性能指標(biāo) 1）選用彈性模

7、量低、線脹系數(shù)小的材料。 2）選擇導(dǎo)熱性能好的材料，利于減小表層和心部的溫度梯度，從而減小對(duì)表層材料脹縮的約束。熱疲勞18提高熱疲勞抗力考慮的性能指標(biāo)1)在保證一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高材料的塑性；高強(qiáng)度且脆性較大的材料難以塑性變形，其熱應(yīng)力很容易升高達(dá)到材料的斷裂抗力，從而易產(chǎn)生熱疲勞裂紋。 熱疲勞19提高熱疲勞抗力考慮的性能指標(biāo)2)高溫下，提高材料的抗氧化能力可顯著提高其熱疲勞抗力。高溫時(shí)微裂紋尖端的氧化產(chǎn)物將大大加速裂紋的擴(kuò)展，形成明顯的熱疲勞裂紋。 熱疲勞20 3.腐蝕疲勞 材料在腐蝕介質(zhì)和循環(huán)應(yīng)力的共同作用下，經(jīng)過(guò)一定周次所產(chǎn)生的斷裂失效稱為腐蝕疲勞。 材料在其他條件下的疲勞抗力 21腐蝕

8、疲勞的特點(diǎn) 1)材料發(fā)生腐蝕疲勞在任何腐蝕介質(zhì)中均會(huì)出現(xiàn)。2)材料的腐蝕疲勞不存在臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子KISCC。在外加應(yīng)力作用下，即使KmaxKISCC，雖然不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，但照樣會(huì)發(fā)生腐蝕疲勞開裂。腐蝕疲勞 223)腐蝕疲勞的-N曲線沒(méi)有水平部分，一般采用指定周次下斷裂的應(yīng)力作為條件腐蝕疲勞極限。4)條件腐蝕疲勞極限和強(qiáng)度之間不存在比例關(guān)系。腐蝕疲勞 23 腐蝕疲勞抗力與組織成分有關(guān)提高材料的強(qiáng)度大小對(duì)腐蝕疲勞抗力不僅沒(méi)有好處，反而使材料對(duì)腐蝕介質(zhì)更敏。只有含大量Cr、Ni等合金元素的精煉不銹鋼，在經(jīng)過(guò)最佳的熱處理后，才顯著提高腐蝕疲勞抗力。回火索氏體和回火屈氏體組織具有最高的條件腐蝕疲勞極限

9、，馬氏體組織則對(duì)腐蝕介質(zhì)最為敏感。腐蝕疲勞 24腐蝕疲勞抗力與表面強(qiáng)化及應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)各種表面強(qiáng)化手段能有效地提高模具的腐蝕疲勞抗力。表面鍍層及其它防護(hù)手段只有在表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力時(shí)才能改善其腐蝕疲勞性能。 腐蝕疲勞 255)腐蝕疲勞強(qiáng)度對(duì)加載頻率極為敏感，對(duì)應(yīng)力集中和表面狀態(tài)的敏感度較??；尺寸因素對(duì)它的影響與一般疲勞相反；6)腐蝕疲勞破壞有多個(gè)疲勞源，有特殊的多齒狀宏觀斷口特征，并有腐蝕產(chǎn)物存在。微觀斷口呈晶界斷裂或穿晶與晶界斷裂的混合型。 腐蝕疲勞 26第三節(jié) 材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 模具的表面損傷包括：磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、接觸疲勞等材料抵抗不同磨損類型的性能指標(biāo)也有不同

10、。27一、抵抗材料磨粒磨損的性能指標(biāo)低應(yīng)力磨粒磨損：摩擦副之間的壓力不超過(guò)磨粒的破壞強(qiáng)度。如冷沖裁模刃口的磨損。高應(yīng)力磨粒磨損：摩擦表面承受高能量沖擊載荷時(shí)的應(yīng)力超過(guò)磨粒的破壞強(qiáng)度，足以將磨粒打碎，并使材料表面層產(chǎn)生小量塑性變形。材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 28 1）在低應(yīng)力磨粒磨損條件下，材料的磨損量與接觸壓力成正比，與材料的硬度成反比。要求模具鋼具有高的硬度和耐磨性；2)在高應(yīng)力磨損條件下，要求材料有很高的加工硬化能力，加工硬化后的硬度要高，而材料基體保持良好的韌性。如高錳耐磨鋼。抵抗材料磨粒磨損的性能指標(biāo)29 3）磨損類型介于低應(yīng)力和高應(yīng)力之間時(shí)，要求材料有高的硬度，還要求有較好的韌

11、性。 尤其當(dāng)硬度超過(guò)HRC40時(shí)，只有提高材料的韌性才能進(jìn)一步提高其耐磨性。抵抗材料磨粒磨損的性能指標(biāo)30二、抵抗材料粘著磨損的性能指標(biāo) 1）摩擦表面光滑和良好的潤(rùn)滑可有效地減少粘著磨損；根據(jù)摩擦副的具體情況，選擇利于表面吸附的潤(rùn)滑劑及添加物，使形成的油膜不易被破壞。2）選用不易與坯料粘著的模具材料，同時(shí)采用適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，可以減少模具的粘著磨損。 材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 31三、腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 1、腐蝕的防護(hù)壓鑄模采用涂層處理、滲氮處理和氮碳共滲等方法可提高抗腐蝕、抗粘模性能；熱作模具采取滲鉻或滲鋁處理可提高抗氧化性；塑料模具采用表面電鍍鉻、化學(xué)鍍Ni-P合金或直接采用不銹鋼

12、制造模具可提高耐蝕性。材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 322腐蝕磨損的防護(hù) 材料受到腐蝕損傷再受機(jī)械力的摩擦作用就會(huì)產(chǎn)生腐蝕磨損。模具中的腐蝕磨損包括：氧化磨損、微動(dòng)磨損和氣蝕磨損。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 33（1）氧化磨損材料對(duì)氧化磨損的抗力取決于氧化膜的性質(zhì)與金屬基體的結(jié)合力材料表層的塑性變形抗力。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 34（1）氧化磨損如果材料表面能形成致密的非脆性的氧化膜等保護(hù)層，則能顯著提高磨損抗力,因而除了合理選材外在生產(chǎn)上廣泛采用發(fā)藍(lán)、磷化、蒸汽處理和滲硫等工藝來(lái)保護(hù)表面，并可減輕氧化磨損。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 35（2）微動(dòng)磨損 微動(dòng)磨損也稱為咬蝕。模具在嵌合部位或過(guò)盈部位處，在

13、循環(huán)載荷或振動(dòng)的作用下，會(huì)產(chǎn)生微小(220m)的相對(duì)滑動(dòng)，在配合面會(huì)產(chǎn)生氧化物磨損粉末的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致疲勞斷裂。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 36防止微動(dòng)磨損的措施：1）設(shè)計(jì)方面防止過(guò)渡配合模具零件間的松動(dòng)； 如：增加配合壓力、提高加工精度。盡量減少過(guò)渡配合處的應(yīng)力集中； 如：開設(shè)卸荷臺(tái)階或卸荷槽等結(jié)構(gòu)。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 372）選材方面盡量避免選用相同的配對(duì)材料，并考慮材料對(duì)微動(dòng)磨損的敏感性；3）工藝方面采用表面形變強(qiáng)化處理改變表面層成分和性能的表面處理。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 38（3）氣蝕磨損 防止氣蝕磨損的主要措施，是選用不易燃燒的冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)和添加劑。腐蝕和腐蝕磨損的防護(hù) 39 四、材

14、料的接觸疲勞抗力指標(biāo)1.接觸疲勞的概念兩物體在壓力作用下相互接觸時(shí)，由于接觸表面處的局部彈性變形所產(chǎn)生的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力，模具，尤其是承受沖擊的模具，其工作表面的某些區(qū)域受較高接觸應(yīng)力的周期作用，材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 40 1.接觸疲勞的概念經(jīng)過(guò)一定的周次后，在這些區(qū)域中產(chǎn)生深度不同的小片或小塊狀剝落，造成表面上針狀或豆?fàn)畎伎?麻點(diǎn))，這就是接觸疲勞損壞。接觸疲勞又稱點(diǎn)蝕、疲勞磨損，它使磨損加劇，嚴(yán)重?fù)p害模具的表面質(zhì)量，并將導(dǎo)致模具的疲勞斷裂失效。材料的接觸疲勞抗力指標(biāo)41 2影響材料接觸疲勞強(qiáng)度的因素(1)材料的硬度接觸疲勞裂紋的產(chǎn)生與材料的切斷抗力k有關(guān)；裂紋的擴(kuò)展則與材料的正斷

15、抗力Sk有關(guān)。材料應(yīng)具有適當(dāng)高的硬度。 材料的接觸疲勞抗力指標(biāo)42材料合適的硬度材料熱處理后達(dá)到5862HRC， 同時(shí)要求馬氏體中的含碳量為0.4%0.5%對(duì)采取表面強(qiáng)化處理的模具表面強(qiáng)化層應(yīng)有一定的深度， 心部硬度為3540HRC材料的接觸疲勞抗力指標(biāo)43（2）材料的組織狀態(tài) 接觸疲勞裂紋多起源于非金屬夾雜物、粗大的碳化物和其它薄弱的組織組成物。鋼的冶金質(zhì)量和熱處理組織的均勻性對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度有很大影響。材料的接觸疲勞抗力指標(biāo)44（3）表面粗糙度和潤(rùn)滑條件減少模具表面冷熱加工缺陷，降低表面粗糙度值，可有效增加接觸疲勞壽命，尤其接觸應(yīng)力高時(shí)收效更顯著。提高潤(rùn)滑油的粘度，在潤(rùn)滑油中加入某些添加劑，

16、使其在接觸表面形成不易破壞的油膜，可減輕接觸疲勞損傷過(guò)程。材料的接觸疲勞抗力指標(biāo)45五、以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求模具的工作條件非常復(fù)雜。同一種模具會(huì)有多種失效形式，即使在同一個(gè)模具上也可能出現(xiàn)多種損傷。 材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo) 46（一）主要失效形式的分析判斷1）了解這一批模具中主要的失效形式；2）找出發(fā)生這一主要失效形式的原因；3）根據(jù)抵抗這種失效的性能指標(biāo)，優(yōu)選材料和熱處理工藝并采取其它相應(yīng)的防護(hù)措施。以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求47注意：當(dāng)推遲了主要失效形式的發(fā)生以后，其它失效形式可能會(huì)成為新的主要失效形式。這就需要重復(fù)上面的工作過(guò)程，進(jìn)一步采取另一套防護(hù)措施

17、予以解決。 以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求48注意：實(shí)際上，在找出主要失效形式的同時(shí)，也能找出非主要失效形式產(chǎn)生的原因，并且采取的防護(hù)措施在解決主要矛盾的同時(shí)，也能兼顧解決其它失效問(wèn)題。以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求49（二）表面損傷導(dǎo)致斷裂失效的分析判斷各種表面損傷形式之間的交互作用可促使損傷的積累和發(fā)展，則促使模具的表面損傷失效。表面損傷會(huì)導(dǎo)致模具一次斷裂或疲勞斷裂。分析模具斷裂失效原因時(shí)，應(yīng)該了解清楚有哪些表面損傷參與了模具的斷裂過(guò)程，它們對(duì)斷裂是否起主導(dǎo)作用。 以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求50例1：模具發(fā)生疲勞斷裂時(shí)，若疲勞裂紋起源于磨損溝痕處，則磨損就是引起疲勞斷

18、裂的主要原因；若疲勞裂紋不是萌生于磨損溝痕處，則需要另找其它原因。以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求51例2：由于熱疲勞、熱磨損、內(nèi)應(yīng)力等因素引起熱作模具的斷裂失效時(shí)，應(yīng)提高材料的熱疲勞抗力才能有效防止斷裂失效。反之，若確認(rèn)斷裂與熱疲勞無(wú)關(guān)時(shí)，則需要另找其它原因。以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求52例3：擠壓沖頭由于塑性變形引起沖頭受力狀態(tài)的變化，而導(dǎo)致折斷失效時(shí)，應(yīng)先提高材料的塑變抗力，才能解決其斷裂問(wèn)題。 以多種形式失效的模具對(duì)材料性能的要求53第四節(jié) 模具材料性能指標(biāo)的測(cè)試方法一、常規(guī)的力學(xué)性能（一）拉伸試驗(yàn)試驗(yàn)在拉伸試驗(yàn)機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。 54材料的單向靜拉伸試驗(yàn)是在室溫下按

19、常規(guī)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，采用光滑圓柱試樣在緩慢加載和低的變形速率下進(jìn)行的。試驗(yàn)方法和試樣尺寸在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中有明確規(guī)定。 拉伸試驗(yàn)55在拉伸過(guò)程中，隨著載荷的不斷增加，試樣不斷被拉長(zhǎng)，拉伸試驗(yàn)56由試驗(yàn)機(jī)上安裝的自動(dòng)繪圖機(jī)構(gòu)連續(xù)描繪出拉伸力和絕對(duì)伸長(zhǎng)量L的關(guān)系曲線，直至試樣被拉斷。拉伸試驗(yàn)57拉伸試驗(yàn)58材料在整個(gè)拉伸過(guò)程中經(jīng)歷了彈性變形、屈服變形、均勻塑性變形及不均勻集中塑性變性等四個(gè)變形階段。拉伸試驗(yàn)59不同材料的力伸長(zhǎng)曲線是不同的。不同材料具有不同的力學(xué)性能指標(biāo)值。 拉伸試驗(yàn)60（二）拉伸試驗(yàn)測(cè)定的性能指標(biāo)1）彈性極限e 材料產(chǎn)生彈性變形能力的衡量指標(biāo)。2）屈服極限s 材料抵抗微量塑性變形能力的衡量

20、指標(biāo)。拉伸試驗(yàn)61（二）拉伸試驗(yàn)測(cè)定的性能指標(biāo)3）抗拉強(qiáng)度b 材料抵抗斷裂能力的衡量指標(biāo)。4）剛 度E 材料抵抗彈性變形能力的衡量指標(biāo)。拉伸試驗(yàn)62（二）拉伸試驗(yàn)測(cè)定的性能指標(biāo)5）延伸率、斷面收縮率 材料產(chǎn)生塑性變形能力的衡量指標(biāo)。 拉伸試驗(yàn)63二、扭轉(zhuǎn)、彎曲與壓縮的力學(xué)性能（一）扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)及其性能指標(biāo)1扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)測(cè)定的力學(xué)性能指標(biāo)扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)一般采用圓柱形試樣在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。模具材料性能指標(biāo)的測(cè)試方法64扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)65扭轉(zhuǎn)時(shí)試樣表面的應(yīng)力狀態(tài)在與試樣軸線呈45方向上承受最大正應(yīng)力，與試樣軸線平行或垂直方向上承受最大切應(yīng)力。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)66在彈性變形階段，試樣橫截面上的切應(yīng)力和切應(yīng)變沿半徑方向呈線性分

21、布(b)。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)67當(dāng)表層產(chǎn)生塑性變形后，切應(yīng)變的分布仍保持線性關(guān)系。 切應(yīng)力則因塑性變形而呈非線性變化(c)。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)68在扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)過(guò)程中，根據(jù)每一時(shí)刻加于試樣上的扭矩M和扭轉(zhuǎn)角 繪制成M曲線，稱為扭轉(zhuǎn)圖 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)69根據(jù)扭轉(zhuǎn)圖和有關(guān)的材料力學(xué)公式，可計(jì)算出材料的扭轉(zhuǎn)屈服強(qiáng)度s扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限b切變模量G和切應(yīng)變等力學(xué)性能指標(biāo)。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)70 扭轉(zhuǎn)試樣斷口特征切斷斷口斷面和試樣軸線垂直，有回旋狀塑性變形痕跡，是切應(yīng)力作用的結(jié)果。塑性材料常為這種斷口。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)71 扭轉(zhuǎn)試樣斷口特征正斷斷口和試樣軸線約成45角，呈螺旋狀或斜劈狀，是正應(yīng)力作用的結(jié)果。脆性材料常為這種斷口。扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)72（二）彎曲試

22、驗(yàn)及其性能指標(biāo)彎曲試驗(yàn)，用圓柱試樣或方形試樣在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。圖4-17是彎曲試驗(yàn)壓頭工作示意圖。 73彎曲試驗(yàn)的的加載方式一般有兩種：三點(diǎn)彎曲加載，最大彎矩Mmax=FL/4（Nm），四點(diǎn)彎曲加載，L段為等彎矩，最大彎矩Mmax=FK/2。 彎曲試驗(yàn)及其性能指標(biāo)74通過(guò)記錄載荷F或彎矩M與試樣最大撓度f(wàn)max之間的彎曲圖來(lái)確定材料在彎曲載荷下的力學(xué)性能。 彎曲試驗(yàn)塑性材料中等塑性材料脆性材料75（三）壓縮試驗(yàn)及其性能指標(biāo)壓縮試驗(yàn)是利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)試樣施加軸向壓力，在其變形和斷裂過(guò)程中測(cè)定材料的強(qiáng)度和塑性等力學(xué)性能指標(biāo)的試驗(yàn)方法。76壓縮試驗(yàn)用的圓柱形試樣，試驗(yàn)時(shí)直接放在試驗(yàn)機(jī)的工作臺(tái)上。 壓

23、縮試驗(yàn)77壓縮試驗(yàn)時(shí)，材料抵抗外力變形和斷裂情況可用壓力變形的關(guān)系曲線來(lái)表示，稱為壓縮曲線，如圖示。圖中1-脆性材料的壓縮曲線，斷裂點(diǎn)f的應(yīng)力即為抗壓強(qiáng)度bc；2-塑性材料的壓縮曲線，上部虛線表示材料被壓扁但并不斷裂。 壓縮試驗(yàn)78三、缺口試樣的靜拉伸及靜彎曲試驗(yàn)及其性能（一）缺口試樣的靜拉伸和偏斜拉伸缺口敏感性試驗(yàn)可以在拉伸試驗(yàn)機(jī)或萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上在進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)為了便于比較，所用試樣的缺口形狀和尺寸應(yīng)符合規(guī)定。 模具材料性能指標(biāo)的測(cè)試方法79缺口角=4560缺口根部曲率半徑=0.10.2mm缺口截面直徑dN=715mmdNd0=0.70.85常用的缺口試樣如圖示。缺口試樣的靜拉伸和偏斜拉伸80缺

24、口試樣靜拉伸試驗(yàn)廣泛用于研究高強(qiáng)度材料的缺口敏感性、鋼和鈦的氫脆，以及高溫合金的缺口敏感性等。缺口試樣的靜拉伸和偏斜拉伸81缺口偏斜拉伸試驗(yàn)工作示意圖 在試樣與試驗(yàn)機(jī)夾頭間有一墊圈，墊圈傾斜角有0、4、83種。更換不同的墊圈便可完成不同角度的偏斜拉伸試驗(yàn)，測(cè)定材料在不同傾斜角度下的抗拉強(qiáng)度bN。試樣試驗(yàn)機(jī)夾頭墊圈試樣螺紋夾頭缺口試樣的靜拉伸和偏斜拉伸82（二）缺口試樣靜彎曲 試驗(yàn)時(shí)，一般采用尺寸為10mm10mm55mm，缺口深度為2mm，夾角為60的V型或U型缺口試樣。模具材料性能指標(biāo)的測(cè)試方法83試驗(yàn)可在室溫或低溫下進(jìn)行，具體溫度視設(shè)計(jì)要求而定。試驗(yàn)時(shí)記錄彎曲曲線，直到試樣發(fā)生折斷，記下全

25、部彎曲曲線為止。 缺口試樣靜彎曲 84幾種常見材料的缺口靜彎曲曲線材料1在曲線上升部分?jǐn)嗔?，殘余撓度f(wàn)1很小，表示對(duì)缺口敏感；材料2在曲線下降部分?jǐn)嗔?，殘余撓度f(wàn)2較大，表示缺口敏感度低；材料3彎曲不斷，取相當(dāng)于1/4Fmax時(shí)的殘余撓度f(wàn)3作為它的撓度值，其值很大，表示材料對(duì)缺口不敏感。 缺口試樣靜彎曲 85四、硬度試驗(yàn)和硬度指標(biāo)硬度試驗(yàn)方法有十幾種，常用的方法為壓入法包括：布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度和顯微硬度及肖氏硬度等。 模具材料性能指標(biāo)的測(cè)試方法861布氏硬度 測(cè)值原理：用一定大小的載荷F(kgf)，把直徑為D（mm）的淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入試樣表 面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除載荷，測(cè)量

26、試樣表 面的殘留壓痕直徑d，求壓痕的表面積S。硬度試驗(yàn)方法87將單位壓痕面積承受的平均壓力（FS）定義為布氏硬度，其符號(hào)用HB表示。當(dāng)壓頭為硬質(zhì)合金球時(shí)，用符號(hào)HBW表示，適用于布氏硬度值為450650的材料；當(dāng)壓頭為淬火鋼球時(shí)，用符號(hào)HBS表示，適用于布氏硬度值低于450的材料。布氏硬度試驗(yàn)882洛氏硬度 測(cè)值原理：通過(guò)測(cè)量壓痕深度值的大小來(lái)表示材料的硬度值。試驗(yàn)所用的壓頭為圓錐角=120的金剛石圓錐或直徑為1.588mm、3.175mm的淬火鋼球。載荷分先后兩次施加，先加初載荷F1，再加主載荷F2，其總載荷為F(F=F1+F2)。 硬度試驗(yàn)方法890-0金剛石壓頭沒(méi)有和試樣接觸時(shí)的位置；1

27、-1壓頭受到載荷F1后壓入試樣深度為h1的位置；2-2壓頭受到F2后壓入試樣深度為h2的位置；3-3壓頭卸除F2，只保留初載荷F1時(shí)的位置。洛氏硬度試驗(yàn)902洛氏硬度 洛氏硬度值的計(jì)算式：式中k值壓頭為金剛石時(shí)，取0.2；壓頭為淬火鋼球時(shí)，取0.26。洛氏硬度試驗(yàn)913維氏硬度與顯微硬度 維氏硬度的試驗(yàn)原理也是根據(jù)壓痕單位面積所承受的載荷來(lái)計(jì)算硬度值的。試驗(yàn)所用的壓頭是兩相對(duì)面夾角為136的金剛石四棱錐體。硬度試驗(yàn)方法92試驗(yàn)時(shí)，在載荷F的作用下，試樣表面被壓出一個(gè)四方錐形壓痕，測(cè)量壓痕的對(duì)角線長(zhǎng)度分別為dl和d2，取其平均值d，用以計(jì)算壓痕的表面積S，F(xiàn)S即為試樣的硬度值，用符號(hào)HV表示。維氏硬度與顯微硬度93顯微維氏硬度的試驗(yàn)原理與維氏硬度試驗(yàn)一樣，所不同的是負(fù)荷以gf計(jì)量，壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度以m計(jì)量。主要