金屬材料的力學性能

1、精品精品金屬材料的力學性能任何機械零件或工具，在使用過程中，往往要受到各種形式外力的作用。如起重機上的鋼索，受到懸吊物拉力的作用； 柴油機上的連桿，在傳遞動力時，不僅受到拉力的作用， 而且還受到沖擊力的作用；軸類零件要受到彎矩、扭力的作用等等。這就要求金屬材料必須具有一種承受機械荷而不超過許可變形或不破壞的能力。這種能力就是材料的力學性能。金屬表現來的諸如彈性、強度、硬度、塑性和韌性等特征就是用來衡量金屬材料材料在外力作用下表現出力學性能的指標。鋼材力學性能是保證鋼材最終使用性能（機械性能）的重要指標，它取決于鋼的化學成分和熱處理制度。在鋼管標準中，根據不同的使用要求，規(guī)定了拉伸性能（抗拉強度

2、、 屈服強度或屈服點、伸長率） 以及硬度、韌性指標，還有用戶要求的高、低溫性能等。金屬材料的機械性能1、彈性和塑性：彈性： 金屬材料受外力作用時產生變形，當外力去掉后能恢復其原來形狀的性能。力和變形同時存在、同時消失。如彈簧：彈簧靠彈性工作。塑性： 金屬材料受外力作用時產生永久變形而不至于引起破壞的性能。（金屬之間的連續(xù)性沒破壞）塑性大小以斷裂后的塑性變形大小來表示。塑性變形：在外力消失后留下的這部分不可恢復的變形。2、強度：是指金屬材料在靜載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。強度指標一般用單位面積所承受的載荷即力表示，單位為MPa。工程中常用的強度指標有屈服強度和抗拉強度。拉伸圖：金屬材料在拉伸

3、過程中彈性變形、塑性變形直到斷裂的全部力學性能可用拉伸圖形象地表示出來。材料在常溫、靜載作用下的宏觀力學性能。是確定各種工程設計參數的主要依據。這些力學性能均需用標準試樣在材料試驗機上按照規(guī)定的試驗方法和程序測定，并可同時測定材料的應力-應變曲線。對于韌性材料，有彈性和塑性兩個階段。彈性階段的力學性能有：比例極限：應力與應變保持成正比關系的應力最高限。 當應力小于或等于比例極限時，應力與應變滿足胡克定律，即應力與應變成正比。彈性極限：彈性階段的應力最高限。在彈性階段內，載荷除去后，變形全部消失。這一階段內的變形稱為彈性變形。絕大多數工程材料的比例極限與彈性極限極為接近， 因而可近似認為在全部彈

4、性階段內應力和應變均滿足胡克定律。塑性階段的力學性能有：屈服強度：材料發(fā)生屈服時的應力值。又稱屈服極限。屈服時應力不增加但應變會繼續(xù)增加。屈服點： 具有屈服現象的金屬材料，試樣在拉伸過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長時的應力，稱屈服點。若力發(fā)生下降時，則應區(qū)分上、下屈服點。屈服點的單位為 N/mm2 （ MPa） 。上屈服點（ReH） ：試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應力；下屈服點（ReL） ：當不計初始瞬時效應時，屈服階段中的最小應力。條件屈服強度：某些無明顯屈服階段的材料，規(guī)定產生一定塑性應變量（例如0.2）時的應力值，作為條件屈服強度。 應力超過屈服強度后再卸載，彈性變形將全部消失

5、， 但仍殘留部分不可消失的變形，稱為永久變形或塑性 變形。頭部試件的簡圖及加工要求。為測定低碳鋼的斷后伸長率頭部試件的簡圖及加工要求。為測定低碳鋼的斷后伸長率規(guī)定非比例延伸強度（ Rp） ： 非比例延伸率等于規(guī)定的引伸計標距百分率時的應力，例如 Rp0.2表示規(guī)定非比例延伸率為0.2%時的應力。規(guī)定總延伸強度（Rt） ：總延伸率等于規(guī)定的引伸計標距百分率時的應力。例如Rt0.5 表示規(guī)定總延伸率為0.5%時的應力。強化與強度極限：應力超過屈服強度后，材料由于塑 TOC o 1-5 h z 性變形而產生應變強化，即增加應變需繼續(xù)增加應力。這一階段稱為應變強化階段。強化階段的應力最高限，即為強度極

6、限（抗拉強度）。應力達到強度極限后，試樣會產生局部收縮變形，稱為頸縮?？估瓘姸龋≧m）試樣在拉伸過程中，在拉斷時所承受的最大力（Fm） ，除以試樣原橫截面積（So）所得的應力（Rm）,稱為抗拉強度，單位為N/mm2 （ MPa） 。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞的最大能力。計算公式為：Rm= Fm/ So式中：Fm-試樣拉斷時所承受的最大力， N （牛頓）；So-試樣原始橫截面積，mm2。工程中常用的塑性指標有伸長率和斷面收縮率。斷后伸長率（A）在拉伸試驗中，試樣拉斷后其標距所增加的長度與原拉伸試驗：拉伸試件的加工須按GB/T228-2002 的有關要求進行，分為長比例、短比例兩種。如標準

7、圓截面試件有：長試件：Lo=10d o短試件：Lo=5d o式中 Lo 為圓形截面試件的標距長度；do 為試樣在標距內的初始直徑，通常為325mm,多數情況下取 do =10mm。試件一般有四種形式：雙肩頭部試件、單肩頭部試件、螺紋頭部試件和光面圓柱形頭部試件。下圖為光面圓柱形標距長度的百分比，稱為伸長率。以 A 表示， 單位為%。一般A 5%為塑性材料，A v 5%為脆性材料。斷面收縮率（Z）在拉伸試驗中，試樣拉斷后其縮徑處橫截面積的最大縮減量與原始橫截面積的百分比，稱為斷面收縮率。以 Z表示，單位為%伸長率和斷面收縮率越大，其塑性越好；反之， 塑性越差。良好的塑性是金屬材料進行壓力加工的必

8、要條件，也是保證機械零件工作安全，不發(fā)生突然脆斷的必要條件。對于脆性材料（AW5%）,沒有明顯的屈服與塑性變形階段，試樣在變形很小時即被拉斷，這時的應力值稱為強度極限。某些脆性材料的應力-應變曲線上也無明顯的直線階段，這時，胡克定律是近似的。彈性模量由應力-應變曲線的割線的斜率確定。壓縮時， 大多數工程韌性材料具有與拉伸時相同的屈服強度與彈性模量，但不存在強度極限。大多數脆性材料，壓縮時的力學性能與拉伸時有較大差異。例如鑄鐵壓縮時會表現出明顯的韌性，試樣破壞時有明顯的塑性變形，斷口沿約45斜面剪斷，而不是沿橫截面斷裂；強度極限比拉伸時高 45倍。A,須用刻線機（或小鋼沖）在試樣標距范圍內刻劃圓

9、周線（或打小沖點），將標距Lo 分為等長的10 格。精品精品拉伸試驗是測定材料力學性能最基本的實驗之一。材料的力學性能如屈服點、抗拉強度、斷后伸長率和斷面收 縮率等均是由拉伸試驗測定的。低碳鋼(1)荷載-伸長曲線的繪制。通過試驗機繪圖裝置可自動繪成以軸向力Fp為縱坐標、試件伸長量1為橫坐標 的荷載-伸長曲線(Fp1圖)，如圖1-2(a所示。低碳鋼的荷載-伸長曲線是一種典型的形式，整個拉伸變形分四 個階段：彈性變形階段、屈服階段、強化階段和縮頸階段。(2)屈服點的測定。當載荷增加，變形也與載荷成正比增加，FP1圖上為一直線，此即直線彈性階段。過了直線彈性階段，尚 有一極小的非直線彈性階段，因此，

10、彈性階段包括直線彈性階段和非直線彈性階段。FPl/圖1-2低碳鋼及鑄鐵拉伸圖當載荷增加到一定程度， 測力指針往回偏轉，繼而緩 慢地來回擺動，相應地在FP 1圖上畫出一段鋸齒形曲 線，此段即屈服階段。 經過拋光的試樣，在屈服階段可以 觀察到與軸線大約成 45o的滑移線紋。曲線在屈服階段初 次瞬時效應之后的最低點所對應的荷載作為下屈服載荷， 與其對應的應力稱為下屈服強度。ReL =F ps/So式中，So為試件標距范圍內的原始橫截面面積，單位為 mm2, Fps為下屈服載荷，單位為 N, Ra為下屈服應力， 單位為MPa。(3)抗拉強度的測定。過了屈服階段，隨著荷載的增加，試件恢復承載能力，FP1

11、圖的曲線上升，此即強化階段。荷載增加到最大值處， 測力主動指針回退， 試 件明顯變細變長，FP1圖的曲線下降，試件某一局部截面面積急速減小而出現“頸縮”現象，很快即被拉斷， 此即縮頸階段。試件斷裂面的兩面各成凹凸狀。由測力度盤上從動指針停留處讀取最大荷載值，來計算抗拉強度。試驗出現下列情況之一時，試驗結果無效：1、試樣斷在標距外或斷在機械刻劃的標距標記上，而且斷后伸長率小于規(guī)定最小值時。2、試驗期間設備發(fā)生故障，影響了試驗結果。沖擊試驗沖擊韌性金屬材料抵抗沖擊載荷的能 力稱為沖擊韌性，沖擊韌性常用 一次擺錘沖擊彎曲試驗測定。沖擊試驗原理如圖所示。試寸N驗在擺錘式沖擊試驗機上進行,(b)標準試樣

12、水平放置于試驗機支座上，缺口位于沖擊相背方向。沖擊時將具有一定質量 G的擺錘舉至具有一定高度H1的位置。使其獲得一定位能 GH1 ,釋放擺錘沖斷試樣后擺錘的剩余能量為 GH2 ,則擺錘沖斷試樣失去的位能為GH1 GH2 ,此即為試樣變形和斷裂所吸收的功。具體的試驗與方法及操作規(guī)范可參考 GB/T229 1994。立 tD.b圖31U型缺口試樣尺寸及邠工要求為8邦士16._圖3-3 V型缺口試樣尺寸及加工要求圖3沖擊武嗡原理1 一擂樽3造桂擺錘式沖擊試驗機主要有機架、擺錘、試樣支座、指示裝置及擺錘釋放、制動和提升機構等組成。目前常用的國產擺錘式沖擊試驗機型號很多，500J 300中擊試驗機比較常

13、用。沖擊試驗因試驗溫度不同而分為常溫、 低溫和tWj溫沖 擊試驗三種；若按試樣缺口形狀又可分為 V形缺口和U 形缺口沖擊試驗兩種。沖擊試驗：用一定尺寸和形狀 (10X 10X 55mm)的試 樣(長度方向的中間處有U型或V型缺口，缺口深度 2mm)在規(guī)定試驗機上受沖擊負荷打擊下自缺口處折斷的 試驗。沖擊吸收功Akv(u)-具有一定尺寸和形狀的金屬試樣，在 沖擊負荷作用下折斷時所吸收的功。單位為焦耳(J)。沖擊韌性值akv(u)-沖擊吸收功除以試樣缺口處底部 橫截面積所得的商。單位為焦耳/厘米2 (J/cm2)。常溫沖擊試驗溫度為20 2C;低溫沖擊試驗溫度范圍 為10-192C;高溫沖擊試驗溫

14、度范圍為 351000C。沖擊試樣一般均采用標準試樣，即55X10X10mm,當試驗材料白厚度在10mm以下而無法制備標準試樣時，可 采用寬度為7.5mm或5mm的小尺寸試樣。低溫沖擊試驗所用冷卻介質一般為無毒、安全、不腐 蝕金屬和在試驗溫度下不凝固的液體或氣體。如無水乙醇(酒精)、固態(tài)二氧化碳(干冰)或液氮霧化氣(液氮) 等。國家標準規(guī)定沖擊彎曲試驗用標準試樣分別為夏比 (Charpy)U型缺口試樣和夏比 V型缺口試樣，兩種試樣的形 狀及尺寸如圖所示所測得的沖擊吸U功分別記為AkU和A kV。另外。測量陶瓷、鑄鐵或工具鋼等脆性材料的沖 擊吸收功時，常采用 10 mm xx 10 mmX55

15、mm的無缺口 沖擊試樣。沖擊試樣缺口的作用： 在缺口附近造成應力集中，使塑性變形局限在缺口附近不大的體積范圍內，并保證在缺精品精品口處發(fā)生斷裂，以便正確測定材料承受沖擊負荷的能力。試樣應在規(guī)定的溫度下保持足夠的時間， 使用液體此時得到的結果已不準確，因此試驗結果無效，應重新補系列沖擊實驗系列沖擊實驗在材料研究與生產實際中應用較廣，因為系列沖擊實驗系列沖擊實驗在材料研究與生產實際中應用較廣，因為介質時，保溫時間不少于5分鐘，使用氣體介質時，保溫時間不少于20分鐘。沖擊吸收功的表示方法：V型缺口試樣的沖擊吸收功，表示為Akv深度為2mm的U型缺口試樣的沖擊吸收功，表示為Aku2沖擊試驗中幾種情況的

16、處理：1 、由于試驗機打擊能量不足使試樣未完全折斷時，應在試驗數據之前加大于符號，其他情況則應注明“未折斷”。2、試驗后試樣斷口有肉眼可見的裂紋或缺陷時，應在試驗報告中注明，試驗中如出現誤操作，或試樣打斷時有卡錘現象，義的，所以這指標目前已不大使用。目前常用的韌性指標是沖擊功Akv,由于它對材料成分、 內部組織變化十分敏感，而且一次沖擊彎曲試驗方法簡便易行，所以被廣泛采用。一次沖擊彎曲試驗主要有以下幾方面用途：它能反映出原始材料的冶金質量和熱加工產品的質量。 通過測量AKv 值和對沖斷試樣的斷口分析，可揭示原材料中的氣孔、夾雜、 偏析、 嚴重分層和夾雜物超標等冶金缺陷；還可檢查過熱、過燒、 回

17、火脆性等鍛造或熱處理缺陷。測定材料的韌脆性轉變溫度。根據系列沖擊試驗(低溫沖擊試驗)可獲得Akv與溫度的關系曲線，據此確定材料的韌脆轉變溫度，以供選材參考或抗脆斷設計。(3)對屈服強度大致相同的材料，根據Akv值可以評定材料對大能量沖擊破壞的缺口敏感性。做試驗。沖擊韌性及其工程意義次V ( aku)是一個綜合性的力學性能指標，與材料的強度和塑性有關，單位為J cm2。 長期以來，人們一直將akV( aku)視為材料抵抗沖擊載荷作用的力學性能指標，用來評定材料的韌脆程度，作為保證機件安全設計的指標。但akV ( aku)表示單位面積的平均沖擊功值，是一個數學平均量。實際上沖擊試樣承受彎曲載荷，缺

18、口截面上的應力應變分布是極不均勻的，塑性變形和試樣所吸收的功主要集中在缺口附近，故取平均值是毫無物理意它比其他實驗方法更能靈敏地反映出材料力學性能隨內因和外因變化的差異。對某些材料，當沖擊實驗分別在低溫、室溫和高溫下進行時可以得到一系列沖擊值Akv,將這些沖擊值與所對應的實驗溫度在直角坐標系中標出，然后用光滑曲線將這些實驗數據連接起來，可以得到這種材料沖擊韌性與溫度白關系曲線，即Akv-1這種不同溫度下的沖擊試驗稱為系列沖擊試驗。據此可以評定材料的低溫脆性、蘭脆和重結晶脆性等，而這些脆性是材料使用中力圖避免出現的，因此系列沖擊試驗有一定的實用意義。系列沖擊實驗證明，在工程上廣泛使用的中、低強度

19、結構鋼，在常溫下有很好的沖擊韌性，當試驗溫度低于某一溫度時，材料由韌性狀態(tài)變?yōu)榇嘈誀顟B(tài)，沖擊吸收功明顯下降，斷裂機理由微孔聚集型變?yōu)榇┚Ы饫硇停瑪嗫谔卣饔衫w維狀變?yōu)榻Y晶狀，這就是低溫脆性。轉變溫度tk稱為韌脆轉變溫度或冷脆轉變溫度。tk稱為韌脆轉變溫度或冷脆轉變溫度。采用拉伸試驗。金屬彎曲試驗是將一定形狀和尺寸的試樣放置與彎曲裝置上，按規(guī)定尺寸的彎芯，將試樣彎曲至規(guī)定的角度后，卸除試驗力，檢查試樣承受變形的能力。彎曲試驗的特點及應用彎曲加載時受拉的一側應力狀態(tài)基本上與靜拉伸時相同，且不存在如拉伸時的所謂試樣偏斜對試驗結果的影響。 因此彎曲試驗常用于測定那些由于太硬難于加工成拉伸試樣的脆性材料的

20、斷裂強度，并能顯示出它們的塑性差別。彎曲試驗時，截面上的應力分布也是表面上應力最大，故可靈敏地反映材料的表面缺陷。因此， 常用來比較和評定材料表面處理層的質量。塑性材料的F f 曲線的最后部分可任意延長，表明max彎曲試驗不能使這些材料斷裂。在這種情況下雖可測定規(guī)定非比例和彎曲應力，但實際上很少應用。對這些材料應落錘撕裂試驗試驗裝置：常用落錘試驗機主要由道軌、底座、砧座、錘落錘試驗原理：將錘頭提升到一定高度，把試樣放在砧座上， 然后迅速釋放錘頭，使錘頭自由落下，將試樣快速沖斷，檢測試樣斷口剪切面積的百分數。對落錘試驗機的要求：道軌應與底座垂直，兩道軌應平行，以保證錘頭能自由下落。底座應有足夠的

21、剛性，有可靠的安全裝置。砧座的支承臺應有足夠的硬度，錘頭應具有在一次沖擊下將試樣完全沖斷的足夠的能量。提升機構應能把錘頭提升到不同高度，并能安全迅速地釋彎曲試樣的制備：試樣加工時，應去除由于剪切或火焰切割等形成的熱影響區(qū)， 試樣表面不得有劃痕和損傷，方形、 矩形和多邊形橫截面試樣的棱邊應倒圓，倒圓半徑不超過試樣厚度的1/10 ， 棱邊倒圓時不應形成影響試驗結果的橫向毛刺、傷痕或劃痕。試驗彎曲裝置：支輻式彎曲裝置、V形模具式彎曲裝置、虎鉗式彎曲裝置、翻板式彎曲裝置鋼板或焊縫金屬導向彎曲通常是將試樣彎曲到180時，進行結果評定。試驗結果的評定：彎曲試驗結果應按照相關產品標準或技術協(xié)議的要求進行評定

22、， 如產品標準或技術協(xié)議無具體規(guī)定時，一般在試驗后檢查試樣彎曲部分外表面，如無肉眼可見裂紋則評定為合格。頭及提升機構等部分組成。放錘頭。試驗標準：現在使用的落錘試驗國家標準為：GB/T8363-87 ；美國標準為：API RP 5L3-96 。落錘試樣缺口形式：試樣通常分為V型缺口和人字型缺口對韌性較低的管線鋼，優(yōu)先選用壓制V型缺口；對韌性較高的管線鋼，優(yōu)先選用人字型缺口，易于沖斷。人字型缺口應采用機加工方法垂直試樣邊緣加工。試驗： 在低溫試驗時，試樣應完全浸泡在裝有適宜液體的浴槽中，浴槽中液體的溫度與所要求的試驗溫度的偏差不應超過1，試樣的浸泡時間應符合標準的要求。試樣之間以及試樣與浴槽邊緣

23、、浴槽底部應相互隔開，且至少應有25mm或一個試樣厚度的間距，取數據較大者。 應采取措施使浴槽內的液體流動以保證浴槽內的溫度均勻。試樣的評定：有效試樣：是指整個斷裂面呈現延性斷裂的試樣，或缺口根部呈現解理斷裂的試樣。若試樣缺口下的斷裂為延性斷裂接著轉化為解理斷裂，則試樣無效。試樣斷口評定時，應通過測定斷口表面的剪切面積百分數進行評定。在美標中，對厚度不大于 19mm的試樣，評定時，不包括從缺口跟部起一個試樣厚度的斷裂面以及另一側一個試樣厚度的斷裂面。對厚度大于19mm的試樣，略去不計的長度應為19mm。剪切面積百分數的評定通過區(qū)分延性斷裂與解理斷裂來評定，延性斷裂是暗灰色、纖維狀的；而解理斷裂

24、是有金屬光澤、結晶狀的，要評定的斷口形貌為垂直于斷裂試樣表面觀察到的觀察面。在規(guī)定的試驗溫度下，應對材料做至少2 個試樣的落錘試驗。硬度試驗法硬度指標金屬材料抵抗硬的物體壓入其表面的能力，稱為硬度。根據試驗方法和適用范圍不同，硬度又可分為布氏硬度、洛氏硬度、維氏硬度、肖氏硬度、顯微硬度和高溫硬度等。對于管材一般常用的有布氏、洛氏、維氏硬度三種。1、布氏硬度（HB）用一定直徑的鋼球或硬質合金球，以規(guī)定的試驗力（ F）壓入式樣表面，經規(guī)定保持時間后卸除試驗力，測量試樣表面的壓痕直徑（ d） 。 布氏硬度值是以試驗力除以壓痕球形表面積所得的商。以HB 表示，單位為N/mm2（MPa） 。布氏硬度指標

25、有HBS 和 HBW， 前者所用壓頭為淬火450 的金屬材料，如退火鋼、正火鋼、調質鋼及鑄鐵、有色金屬等，因壓痕較大，故不宜測試成品件或薄片金屬的硬度；后者壓頭為硬質合金球，適用于布氏硬度值為450650 的金屬材料，如淬火鋼等。測定布氏硬度較準確可靠，布氏硬度用途較廣，往往以壓痕直徑d 來表示該材料的硬度，既直觀，又方便。舉例： 120HBS10/1000/30 ：表示用直徑10mm 鋼球在1000Kgf （9.807KN）試驗力作用下，保持 30s （秒）測得的布氏硬度值為120N/ mm2 （MPa）。2、洛氏硬度（HR）洛氏硬度試驗法是用一錐頂角為120 的金剛石圓錐體或直徑為f1.5

26、58mm（ 1/16英寸）的淬火鋼球為壓頭，以一不定的載荷壓入被測試金屬材料表面，根據壓痕深度可直接在洛氏硬度計的指示盤上讀出硬度值。常用的洛氏硬度指標有HRA、 HRB 和 HRC 三種。洛氏硬度試驗同布氏硬度試驗一樣，都是壓痕試驗方法。不同的是，它是測量壓痕的深度。即在初始試驗力（Fo）及總試驗力（F）的先后作用下，將壓頭（金鋼石圓錐體或鋼球）壓入試樣表面，經規(guī)定保持時間后，卸除主試驗力，用測量的殘余壓痕深度增量（e）計算硬度值。其值是個無名數，以符號HR 表示，所用標尺有A、B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 K 等 9個標尺。其中常用于鋼材硬度試驗的標尺一般為A、 B、 C， 即

27、 HRA、 HRB、 HRC。硬度值用下式計算：當用 A 和 C 標尺試驗時，HR=100-e當用 B 標尺試驗時，HR=130-e式中e-殘余壓痕深度增量，以規(guī)定單位0.002mm 表示，即當壓頭軸向位移一個單位（0.002mm）時，即相當于洛氏硬度變化一個數。e 值愈大，金屬的硬度愈低，反之則鋼球， 故對于較硬的鋼不適用，它適用于布氏硬度值低于硬度愈高。鋼球， 故對于較硬的鋼不適用，它適用于布氏硬度值低于上述三個標尺適用范圍如下：采用 120 金剛石圓錐體為壓頭， 施加壓為600N 時，用HRA表示。其測量范圍為 2085,適于測量合金、表面硬化鋼及較薄零件。采用 f1.588mm 淬火鋼

28、球為壓頭，施加壓力為1000N時，用HRB表示，其測量硬度彳1范圍為 25100,適于測量有色金屬、退火和正火鋼及鍛鐵等。采用 120 金剛石圓錐體為壓頭，施加壓力為 1500N時，用HRC表示，其測量硬度值范圍為2067,適于測量淬火鋼、調質鋼等。洛氏硬度測試，操作迅速、簡便， 且壓痕小不損傷工件表面，故適于成品檢驗。硬度是材料的重要力學性能指標。一般材料的硬度越高， 其耐磨性越好。材料的強度越高，塑性變形抗力越大，硬度值也越高。洛氏硬度試驗是目前應用很廣的方法，其中HRC 在鋼管標準中使用僅次于布氏硬度HB。洛氏硬度可適用于測定由極軟到極硬的金屬材料，它彌補了布氏法的不足，較布氏法簡便，可

29、直接從硬度機的表盤讀出硬度值。但是，由于其壓痕小，故硬度值不如布氏法準確。3、維氏硬度（HV）維氏硬度試驗也是一種壓痕試驗方法，是將一個相對面夾角為136的正四棱錐體金剛石壓頭以選定的試驗力（F）壓入試驗表面，經規(guī)定保持時間后卸除試驗力，測量壓痕兩對角線長度。維氏硬度值是試驗力除以壓痕表面積所得之商，其計算公式為：HV=0.1891F/d 2式中： HV-維氏硬度符號，N/mm2（MPa） ；F-試驗力，N ；d-壓痕兩對角線的算術平均值，mm。維氏硬度采用的試驗力F 為 5（ 49.03） 、 10（ 98.07） 、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980

30、.7）Kgf（N）等六級，可測硬度值范圍為 51000HV。表示方法舉例：640HV30/20 表示用30kgf（ 294.2N）試 驗 力 保 持 20S（ 秒 ） 測 定 的 維 氏 硬 度 值 為 640N/mm2（MPa） 。維氏硬度法可用于測定很薄的金屬材料和表面層硬度。 它具有布氏、洛氏法的主要優(yōu)點，而克服了它們的基本缺點， 但不如洛氏法簡便。維氏法在鋼管標準中較常用。實踐證明，金屬材料的各種硬度值之間，硬度值與強度值之間具有近似的相應關系。因為硬度值是由起始塑性變形抗力和繼續(xù)塑性變形抗力決定的，材料的強度越高， 塑性變形抗力越高，硬度值也就越高。但各種材料的換算關系并不一致。鋼中

31、非金屬夾雜物的檢驗金相試樣的選?。?、縱向試樣：是指沿著鋼材的鍛軋方向取樣，主要檢驗非金屬夾雜物的變形程度、帶狀組織、變形后的各種組織形貌、熱處理情況等。2、橫向試樣：是指垂直于鋼材的鍛軋方向取樣，主要檢驗金屬材料從表層到中心的顯微組織、晶粒度級別、碳化物網、氧化層深度、脫碳層深度等。夾雜物試樣應選取縱向試樣，試樣可用手鋸、砂輪機切割、 火焰切割等，但加工時必須去除變形區(qū)或熱影響區(qū)。試樣的磨制：1、粗磨：一般在落地砂輪機上進行，磨料粒度的粗細，對試樣表面粗糙度和磨削效率有一定影響，粗磨時，還應注意沾蘸水冷卻，防止組織變化。2、細磨：試樣經粗磨后雖已平整，但還存在較深的磨痕及表面加工變形層，需要

32、從粗到細的不同金相紗紙的磨制。 細磨可以用手工磨光、機械磨光和化學磨光三種方法， 手工磨光是用不同粗細粒度的金相砂紙由粗到細逐次磨平。 金相砂紙的粗細粒度與編號方法有關，編號若用數字表示的，如280、 320、 400、 600、 800 等等，則編號越大， 則砂粒標準粒度直徑越小。磨光時，將砂紙鋪在金屬或玻璃板上，左手壓住砂紙，右手將試樣的磨面放在砂紙上， 磨光時用力要均勻，沿著一個方向磨光，不要往返磨制， 以免試樣表面呈圓弧形，當試樣表面的磨痕完全與磨制方向一致時，再更換細粒度的砂紙，每次更換砂紙時，應將試樣和手清理干凈，玻璃板也要擦凈，以免粗號砂紙上的砂粒掉在細號砂紙上，為了容易觀察磨痕

33、消除情況，磨試樣的方向總是和前一號砂紙上所留下來的磨痕的方向垂直，直到磨痕磨掉為止。3、 拋光： 常用拋光的方法有二種：(1)機械拋光；(2)電解拋光。對于機械拋光，試樣磨光后，要仔細地用水將它洗凈，以除去砂粒，然后將試樣的磨面放在覆蓋有呢絨、帆布、綢布等的轉動盤上拋光，進行拋光時，要灑上適量的拋光粉的懸浮水溶液，使之均勻地分布在拋光絨布上，然后打開電門， 啟動轉動盤，用手拿穩(wěn)試樣，使試樣的磨面與拋光絨布全面接觸且用力要均勻。注意不要使試樣飛出，以免造成工傷和損壞拋光絨布。在拋光的過程中，不斷地傾注拋光微粉的懸浮液，要保持拋光絨布一定的濕度。直到磨痕全面消除，試樣具有鏡面一樣的光亮表面為止。試

34、樣拋光時應避免夾雜物的剝落、變形或拋光表面被污染，以便檢驗面盡可能干凈和夾雜物的形態(tài)不受影響。通常使用的拋光粉是三氧化銘(Cr2O3)和三氧化二鋁(A12O3),這些氧化物粒度要細，約為510微米左右，而就好像磨料一樣，發(fā)生磨切作用。由于這些粒子很細，所以能磨去試樣表面上微細不平處，而使試樣能磨得很光亮， 直到沒有磨痕，試樣經拋光后用水沖洗，然后吹干 (不能擦干)以待觀察。鋼中非金屬夾雜物檢驗國家標準是GB/T10561-2005/ISO4967 ： 1998( E)根據夾雜物的形態(tài)和分布，標準圖譜分為五類：A、B、 C、 D、 DSA 類為硫化物類、B 類為氧化鋁類、C 類為硅酸鹽類、D 類

35、為球狀氧化物類、DS 為單顆粒球狀類。每類夾雜物又根據非金屬夾雜物顆粒寬度的不同分成 2 個系列：細系和粗系。每個系列由表示夾雜物含量遞增的六級圖片組成。夾雜物的形態(tài)在很大程度上取決于鋼材壓縮變形程度， 因此只有在經過相似程度變形的試樣坯制備的截面上才能進行測量結果的比較。試樣拋光面積應約為200mm2,位于鋼材外表面到中心的中間位置。實際檢驗方法分為兩種：A 法 B 法A 法：應檢驗整個拋光面。對于每一類夾雜物，按細系和粗系記下與所檢驗面上最惡劣視場相符合的標準圖片的級別數。B 法； 應檢驗整個拋光面。試樣每一視場同標準圖片相對比， 每類夾雜物按細系和粗系記下與所檢驗視場最符合的標準圖片的級

36、別數。結果表示：用每個試樣的級別以及在此基礎上所得的每爐鋼每且這些氧化物粒子很硬，因此在拋光時對于金屬的作用，類和每個寬度系列夾雜物的級別算術平均值來表示結果。且這些氧化物粒子很硬，因此在拋光時對于金屬的作用，對于 A 法：表示與每類夾雜物和每個寬度系列夾雜物最惡劣視場相符合的級別，在每類夾雜物代號后面再加上最惡劣視場的級別，用字母e 表示出現粗系的夾雜物，s 表示出現超尺寸夾雜物。例如：A2 、 B1e、 C3、 D1非金屬夾雜物對鋼的性能的影響：由于非金屬夾雜物以機械混合物的形式存在于鋼中，而其性能又與鋼有很大的差異，因此它破壞了鋼基體的均勻性、 連續(xù)性， 還會在該處造成應力集中，而成為疲

37、勞源。在外力作用下，通常沿著夾雜物與其周圍金屬基體的界面開裂， 形成疲勞裂紋。在某些外界條件下，夾雜物還會加速裂紋的擴展，易造成質量事故。原材料檢驗金屬材料屬于冶金產品，從事金屬材料生產、訂貨、運輸、使用、保管和檢驗必須依據統(tǒng)一的技術標準-冶金產品標準。對從事金屬材料的工作人員必須掌握標準的有關內容。我國冶金產品使用的標準為國家標準（代號為 國標GB ） 、 部標 （冶金工業(yè)部標準YB 等、 ） 企業(yè)標準三級。（一）包裝檢驗根據金屬材料的種類、形狀、尺寸、精度、防腐而定。1 散裝：即無包裝、揩錠、塊（不怕腐蝕、不貴重）、大型鋼材（大型鋼、厚鋼板、鋼軌）、生鐵等。2成捆：指尺寸較小、腐蝕對使用影

38、響不大，如中小型鋼、管鋼、線材、薄板等。3成箱（桶）：指防腐蝕、小、薄產品，如馬口鐵、硅鋼片、鎂錠等。4成軸：指線、鋼絲繩、鋼絞線等。對捆箱、軸包裝產品應首先檢查包裝是否完整。（二）標志檢驗標志是區(qū)別材料的材質、規(guī)格的標志，主要說明供方名稱、牌號、檢驗批號、規(guī)格、尺寸、級別、凈重等。標志有；1涂色：在金屬材料的端面，端部涂上各種顏色的油漆，主要用于鋼材、生鐵、有色原料等。2打?。涸诮饘俨牧弦?guī)定的部位（端面、端部）打鋼印或噴漆的方法，說明材料的牌號、規(guī)格、標準號等。主要用于中厚板、型材、有色材等。3掛牌：成捆、成箱、成軸等金屬材料在外面掛牌說明其牌號、尺寸、重量、標準號、供方等。金屬材料的標志檢

39、驗時要認真辨認，在運輸、保管等過程中要妥善保護。（三）規(guī)格尺寸的檢驗規(guī)格尺寸指金屬材料主要部位（長、寬、厚、直徑等）的公稱尺寸。1公稱尺寸（名義尺寸）： 是人們在生產中想得到的理想尺寸，但它與實際尺寸有一定差距。2尺寸偏差：實際尺寸與公稱尺寸之差值叫尺寸偏差。大于公稱尺寸叫正偏差，小于公稱尺寸叫負偏差。在標準規(guī)定范圍之內叫允許偏差，超過范圍叫尺寸超差，超差屬于不合格品。精度等級：金屬材料的尺寸允許偏差規(guī)定了幾種范圍，并按尺寸允許偏差大小不同劃為若干等級叫精度等級，精度等級分普通、較高、高級等。4交貨長度（寬度）：是金屬材料交貨主要尺寸，指金屬材料交貨時應具有的長（寬）度規(guī)格。5通常長度（不定尺

40、長度）：對長度不作一定的規(guī)定，但必須在一個規(guī)定的長度范圍內（按品種不同，長度不一樣，根據技術協(xié)議確定）。6短尺：長度小于規(guī)定的通常長度尺寸的下限，但不小于規(guī)定的最小允許長度。對一些金屬材料，按規(guī)定可交一部分短尺。7定尺長度：所交金屬材料長度必須具有需方在訂貨合同中指定的長度（一般正偏差）。倍尺長度：所交金屬材料長度必須為需方在訂貨合同中指定長度的整數倍（加鋸口、正偏差）。規(guī)格尺寸的檢驗要注意測量材料部位和選用適當的測量工具。（四）數量的檢驗金屬材料的數量，一般是指重量（除個別例墊板、魚尾板以件數計）數量檢驗方法有：1按實際重量計量：按實際重量計量的金屬材料一般應全部過磅檢驗。對有牢固包裝（如箱

41、、合、桶等），在包裝上均注明毛重、凈重和皮重。如薄鋼板、硅鋼片、鐵合金可進行抽檢數量不少于一批的5%，如抽檢重量與標記重量出入很大，則須全部開箱稱重。2按理論換算計量：以材料的公稱尺寸（實際尺寸）和比重計算得到的重量，對那些定尺的型板等材都可按理論換算，但在換算時要注意換算公式和材料的實際比重。（五）表面質量檢驗表面質量檢驗主要是對材料、外觀、 形狀、 表面缺陷的檢驗，主要有：橢圓度、彎曲度、扭轉、鐮刀彎、表面裂紋、結疤、劃傷、氧化鐵皮折疊、麻點、皮下氣泡等缺陷。表面缺陷產生的原因主要是由于生產、運輸、裝卸、保管等操作不當。根據對使用的影響不同，有的缺陷不允許超過限度。各種表面缺陷是否允許存在

42、，或者允許存在的程度，在有關標準中均應明確規(guī)定。（六）內部質量檢驗的保證條件金屬材料內部質量的檢驗依據是根據材質適應不同的要求， 保證條件亦不同，在出廠和驗收時必須按保證條件進行檢驗，并符合要求，保證條件分；基本保證條件：對材料質量最低要求，無論是否提出，都得保證，如化學成份，基本機械性能等。2附加保證條件：指根據需方在訂貨合同中注明要求，才進行檢驗，并保證檢驗結果符合規(guī)定的項目。3協(xié)議保證條件：供需雙方協(xié)商并在訂貨合同中加以保證的項目。4參考條件：雙方協(xié)商進行檢驗項目，但僅作參考條件，不作考核。金屬材料內部質量檢驗主要有機械性能、物理性能、化學性能、工藝性能、化學成分和內部組織檢驗?；瘜W成分

43、檢驗： 化學成分是決定金屬材料性能和質量的主要因素。因此， 標準中對絕大多數金屬材料規(guī)定了必須保證的化學成分，有的甚至作為主要的質量、品種指標。化學成分可以通過化學的、物理的多種方法來分析鑒定，目前應用最廣的是化學分析法和光譜分析法，此外， 設備簡單、 鑒定速度快的火花鑒定法，也是對鋼鐵成分鑒定的一種實用的簡易方法。1 化學分析法：根據化學反應來確定金屬的組成成分，這種方法統(tǒng)稱為化學分析法?；瘜W分析法分為定性分析和定量分析兩種。通過定性分析，可以鑒定出材料含有哪些元素，但不能確定它們的含量；定量分析，是用來準確測定各種元素的含量。實際生產中主要采用定量分析。定量分析的方法為重量分析法和容量分析

44、法。重量分析法：采用適當的分離手段，使金屬中被測定元素與其它成分分離，然后用稱重法來測元素含量。容量分析法：用標準溶液（已知濃度的溶液）與金屬中被測元素完全反應，然后根據所消耗標準溶液的體積計算出被測定元素的含量。2光譜分析法：各種元素在高溫、高能量的激發(fā)下都能產生自己特有的光譜，根據元素被激發(fā)后所產生的特征光譜來確定金屬的化學成分及大致含量的方法，稱光譜分析法。通常借助于電弧，電火花， 激光等外界能源激發(fā)試樣，使被測元素發(fā)出特征光譜。經分光后與化學元素光譜表對照，做出分析。3火花鑒別法：主要用于鋼鐵，在砂輪磨削下由于摩擦，高溫作用，各種元素、微粒氧化時產生的火花數量、形狀、分叉、顏色等不同，來鑒別材料化學成分（組成元素）及 大致含量的一種方法。理， 焊絲、 焊劑和補焊用焊條理化性能進行逐爐批取樣檢理， 焊絲、 焊劑和補焊用焊條理化性能進行逐爐批取樣檢內部質量檢驗常見的內部組織缺陷有：1疏松：鑄件在凝固過程中，由于諸晶枝之間的區(qū)域內的熔體最后凝固而收縮以及放出氣體，導致產生許多細小孔隙和氣體而造成的不致密性。 夾渣：被固態(tài)金屬基體所包圍著的雜質相或異