鑄造物性試驗

鑄造

物性試驗主講人:易金生鑄造物性試驗第1頁鑄造物性試驗項目:硬度試驗抗折試驗撓度試驗彎曲試驗拉伸試驗沖擊試驗楔形試驗鑄造物性試驗第2頁布氏硬度計鑄造物性試驗第3頁布氏硬度(HB)適合用于鑄件素材表面硬度測試,荷重:

3000Kg(鋼珠直徑=10mm)荷重:

750Kg(鋼珠直徑=5mm)透過10倍放大鏡,讀取鑄件素材表面鋼珠壓痕直徑,

(如4.3;4.1),再查表讀取硬度值.硬度試片長寬尺寸必須是鋼珠2.5倍以上.每次測試前,

必須先將測頭放松轉(zhuǎn)動鋼珠,然后再鎖緊測頭及進行硬度測試作業(yè).進行荷重750Kg硬度測試時,必須必取下砝碼并更換5mm鋼珠,才可進行硬度測試作業(yè).鑄造物性試驗第4頁恢復(fù)荷重3000Kg硬度測試時,

必須先換回10mm鋼珠,再放回砝碼,才可進行硬度測試作業(yè).進行硬度測試作業(yè),

荷重到達紅線時,

必須持壓30秒,

才可打開泄壓閥泄壓.

進行本體硬度測試作業(yè)前,

必須先將黑皮面往下磨除1~2mm,

而且保持受測面平整.進行硬度測試作業(yè)時,

受測面與平臺必須保持平行密貼.鑄造物性試驗第5頁洛氏硬度計(HR)鑄造物性試驗第6頁洛氏硬度計洛式硬度是以壓痕塑性變形深度來確定硬度值指標。以0.002毫米作為一個硬度單位。當HB>450或者試樣過小時，不能采取布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。它是用一個頂角120°金剛石圓錐體或直徑為1.59、3.18mm鋼球，在一定載荷下壓入被測材料表面，由壓痕深度求出材料硬度。依據(jù)試驗材料硬度不一樣，分三種不一樣標度來表示：鑄造物性試驗第7頁洛氏硬度計HRA：是采取60kg載荷和鉆石錐壓入器求得硬度，用于硬度極高材料(如硬質(zhì)合金等)。HRB：是采取100kg載荷和直徑1.59mm淬硬鋼球，求得硬度，用于硬度較低材料(如退火鋼、鑄鐵等)。HRC：是采取150kg載荷和鉆石錐壓入器求得硬度，用于硬度很高材料(如淬火鋼等)鑄造物性試驗第8頁BΦ1.588/mm鋼球980.7(100)HRB20-100C120°金剛石

1471(150)HRC20-70A120°金剛石588.4(60)HRA20-88進行洛氏硬度測試作業(yè)前,

必須先將試片上下面加工磨平,

使確保受測面平整.HRB.(HRA)測試作業(yè)前,

應(yīng)先將砝碼取下,然后更換球形測頭.(楔形測頭),

最終再進行測試.HRC測試作業(yè)前,

應(yīng)先更換楔形測頭,

然后將砝碼放回,

最終再進行測試.洛氏硬度表內(nèi)圈紅字為HRB硬度值,

外圈黑字為HRC硬度值.鑄造物性試驗第9頁維克氏硬度計(HV)鑄造物性試驗第10頁維克氏硬度(HV)維氏硬度是以120kg以內(nèi)載荷和頂角為136°金剛石方形錐壓入器壓入材料表面，用試驗力除以材料壓痕表面積商就是維氏硬度值。適合用于較大工件和較深表面層硬度測定。小負荷維氏硬度

試驗負荷<1.949.03N，它適合用于較薄工件、工具表面或鍍層硬度測定；顯微維氏硬度

試驗負荷<1.961N，適合用于金屬箔、極薄表面層硬度測定。鑄造物性試驗第11頁維氏硬度計普通分類三種:一.維氏硬度計

普通指最大負荷在10-50Kg維氏硬度試驗機二.小負荷維氏硬度計普通指最大負荷在5Kg維氏硬度試驗機三.顯微維氏硬度計普通指最大負荷在1Kg維氏硬度試驗機維氏硬度值計算公式：HV=常數(shù)×試驗力/壓痕表面積≈0.1891F／d2…………F:試驗力(單位N)；d:壓痕兩對角線d1.d2算術(shù)平均值(單位mm)。實用中是依據(jù)對角線長度d經(jīng)過查表可得到維氏硬度值。鑄造物性試驗第12頁維克斯硬度,

普通是測試加工后鑄件.普通鑄造業(yè)使用維克斯硬度計為20Kg.進行維克斯硬度測試作業(yè)前,

必須先將試片上下面加工磨平,

測試面必須實施拋光.進行維克斯硬度測試作業(yè)時,

必須將試片定位及夾平,

測試位置要避開有石墨部位.維克斯硬度測試終了時,

透過目視鏡調(diào)整左右垂直線與楔形凹槽尖角切齊.透過目視鏡調(diào)整左右垂直線時,

絕對禁止將兩垂直線重迭或逾越.鑄造物性試驗第13頁鑄造物性試驗第14頁蕭氏硬度計鑄造物性試驗第15頁蕭氏硬度計(HS)英國人肖爾(AlbertF.Shore)提出。應(yīng)用彈性回跳法，將撞銷從一定高度落到所試材料表面上而產(chǎn)生回跳。撞銷是一只含有尖端小錐，尖端上常鑲有金剛鉆。測試數(shù)值為:1000x撞銷返回速度/撞銷初始速度

(即為碰撞前后速度比乘以1000)用測得撞銷回跳高度來表示硬度。肖氏硬度計適合用于測定黑色金屬和有色金屬肖氏硬度值。用于測定橡膠、塑料、金屬材料等硬度。在橡膠、塑料行業(yè)中常稱作邵氏硬度。鑄造物性試驗第16頁里氏硬度計(HL)鑄造物性試驗第17頁里氏硬度計(HL)瑞士人Leeb博士提出測硬方法，它基本原理是含有一定質(zhì)量碳化鎢球頭沖擊體，在一定試驗力作用下沖擊試樣表面，測量沖擊體距試樣表面1mm處沖擊速度與回跳速度，利用電磁原理，感應(yīng)與速度成正比電壓，當沖擊體上下運動時，其外圍線圈便感應(yīng)出與速度成正比電磁信號，再經(jīng)過電子線路轉(zhuǎn)換成里氏硬度值。里氏硬度值以沖擊體回跳速度與沖擊速度之比來表示。因為材料硬度不一樣，撞擊后反彈速度也不一樣。計算公式：HL硬度值=1000*（VB/VA）VB:沖擊體回跳速度

VA:沖擊體沖擊速度鑄造物性試驗第18頁測試步驟(1)將被檢測物體應(yīng)平放于地面，必須確保絕對平穩(wěn)，不得有任何晃動，被檢測位置不得有懸空狀態(tài)，必要時需加支撐塊；(2)打開硬度計→物體材料設(shè)置→硬度值設(shè)置（HRC\HRB\HB）→硬度檢測方向設(shè)置→開始硬度檢測；(3)將沖擊裝置壓緊在被測表面并向下按一下，1s后再按硬度計上面凸出小圓柱，硬度值就會自動顯示出來，在這過程中操作人員必須將沖擊裝置放穩(wěn)，方向也應(yīng)與被測面保持垂直狀態(tài)；(4)每個檢測部位應(yīng)最少測試3個點，兩測試點之間距離應(yīng)≥3mm，測試完后取平均值做為該部位硬度，并統(tǒng)計，然后進入下一個部位檢測；(5)測試結(jié)果與物體要求進行比較，到達要求為合格，轉(zhuǎn)入下一道工序；不合格則轉(zhuǎn)入隔離區(qū)，統(tǒng)計檢測結(jié)果；鑄造物性試驗第19頁里氏硬度計沖擊裝置里氏硬度計有D.DC.D=15.C.G.E.DL七種：D：外型尺寸：f20*70mm，重量：75g.通用型，用于大部分硬度測量。DC：外型尺寸：f20*86mm，重量：50g。沖擊裝置很短，主要用于非常局促地方，比如孔或圓筒內(nèi)。D+15：外型尺寸：f20*162mm，重量：80g。頭部細小，用于溝槽或凹入表面硬度測量。鑄造物性試驗第20頁C：外型尺寸：f20*141mm,重量：75g。沖擊能量最小，用于測小輕、薄部件及表面硬化層。G：外型尺寸：f30*254mm，重量：250g。沖擊能量大，對測量表面要求低。用于大、厚重及表面較粗糙鍛鑄件。E：外型尺寸：f20*162，重量80g壓頭為人造金剛石，用于硬度極高材料測定。DL：外形尺寸：f20*202mm，重量：80g頭部愈加細小，用于狹窄溝槽及齒輪面硬度測定。鑄造物性試驗第21頁抗折試驗:撓度試驗:鑄造物性試驗第22頁抗折試驗:細長物體在受力后變形截斷度量?；铱阼T鐵依鑄件肉厚不一樣,抗折試棒分為兩種:鑄件肉厚在12mm以下,使用Φ20x350mmL

(抗折支點300mm)鑄件肉厚在12mm以上,使用Φ30x500mmL

(抗折支點450mm)公式:抗折強度(MPa)Rf=3PfL/2bh2

公式中Pf-破壞荷重(KN)

L-支撐圓柱中心距0.45mb.h-試件斷面寬和高,都是0.04m鑄造物性試驗第23頁撓度試驗:指試棒(片)在萬能材料機上受力后彎曲變形程度度量。試棒撓度是指在變形時,

其軸線上各點在該點處軸線法平面內(nèi)位移量。薄板或薄殼撓度,

是指中面上各點在該點處中面法線上位移量。物體上各點撓度隨位置和時間改變規(guī)律稱為撓度函數(shù)或位移函數(shù)。經(jīng)過求撓度函數(shù)來計算,

應(yīng)變和應(yīng)力是固體力學(xué)研究方法之一。試棒(片)撓度等于變形量最大值,

當超出變形量最大值時,試棒(片)就會截斷。鑄造物性試驗第24頁撓度與彎矩關(guān)系撓度——彎曲變形時橫截面形中心沿與軸線垂直方向線位移稱為撓度，用y表示。簡言之就是指梁、桁架等受彎構(gòu)件荷載作用下最大變形，通常指豎向方向,就是構(gòu)件豎向變形.撓曲線，平面彎曲時，梁軸線將變?yōu)橐粭l在梁縱對稱面內(nèi)平面曲線，該曲線稱為梁撓曲線。撓度與荷載大小、構(gòu)件截面尺寸以及構(gòu)件材料物理性能相關(guān)。鑄造物性試驗第25頁彎曲試驗測定材料承受彎曲載荷時力學(xué)特征試驗，是材料機械性能試驗基本方法之一。彎曲試驗主要用于測定脆性和低塑性材料(如鑄鐵.高碳鋼.工具鋼等)抗彎強度并能反應(yīng)塑性指標撓度。彎曲試驗還可用來檢驗材料表面質(zhì)量。彎曲試驗在萬能材料機上進行，有三點彎曲和四點彎曲兩種加載荷方式。試樣截面有圓形和矩形，試驗跨距普通為直徑10倍。鑄造物性試驗第26頁對于脆性材料彎曲試驗普通只產(chǎn)生少許塑性變形即可破壞，塑性材料彎曲試驗稱為冷彎試驗。試驗時將試樣加載，使其彎曲到一定程度，觀察試樣表面有沒有裂縫。鑄造物性試驗第27頁萬能材料試驗機

:鑄造物性試驗第28頁抗拉試驗:測定材料在拉伸載荷作用下一系列特征試驗，又稱抗拉試驗。它是材料機械性能試驗基本方法之一，主要用于檢驗材料是否符合要求標準和研究材料性能。抗拉強度試驗機就是取一個樣品，在這個試驗機上采取拉或壓方式來測量定樣品，拉或壓到它斷裂時一個荷重值。

此種儀器有拉長或壓縮長度顯示和斷裂時最大荷重值。

儀器依最大量程不一樣，型號和操作方式也有所不一樣。鑄造物性試驗第29頁拉伸試驗是指在承受軸向拉伸載荷下測定材料特征試驗方法。利用拉伸試驗得到數(shù)據(jù)能夠確定材料彈性極限、伸長率、彈性模量、百分比極限、面積縮減量、拉伸強度、屈服點、屈服強度和其它拉伸性能指標。從高溫下進行拉伸試驗?zāi)軌虻玫饺渥償?shù)據(jù)。金屬拉伸試驗步驟可參見ASTME-8標準?；蛞揽蛻糁付藴?、本體取樣進行測試。試棒規(guī)格大致以下:

本體取樣測試,普通是依客戶所指定位置取樣,試棒加工量最少需2.5mm。鑄造物性試驗第30頁鑄造物性試驗第31頁鑄造物性試驗第32頁抗拉強度試樣拉斷前承受最大標稱拉應(yīng)力?？估瓘姸仁墙饘儆删鶆蛩苄宰冃蜗蚓植考兴苄宰冃芜^渡臨界值，也是金屬在靜拉伸條件下最大承載能力。對于塑性材料，它表征材料最大均勻塑性變形抗力，拉伸試樣在承受最大拉應(yīng)力之前，變形是均勻一致上，但超出之后，金屬開始出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象，即產(chǎn)生集中變形；對于沒有(或很小)均勻塑性變形脆性材料，它反應(yīng)了材料斷裂抗力。符號為RM，單位為MPA。鑄造物性試驗第33頁抗拉強度定義及符號表示：試樣在拉伸過程中，材料經(jīng)過屈服階段后進入強化階段后，伴隨橫向截面尺寸顯著縮小，在拉斷時所承受最大力(Fb)，除以試樣原橫截面積(So)所得應(yīng)力(σ)，稱為抗拉強度或者強度極限(σb)，單位為N/mm2(Mpa)。它表示金屬材料在拉力作用下抵抗破壞最大能力。

計算公式為：

σ=Fb/SoFb:

試樣拉斷時所承受最大力，N(牛頓)；So:

試樣原始橫截面積，mm2。抗拉強度(Rm):

材料在拉斷前承受最大應(yīng)力值。鑄造物性試驗第34頁鋼材受拉斷裂前最大應(yīng)力值稱為強度極限或抗拉強度。當鋼材屈服到一定程度后，因為內(nèi)部晶粒重新排列，其抵抗變形能力又重新提升，此時變形即使發(fā)展很快，但卻只能伴隨應(yīng)力提升而提升，直至應(yīng)力達最大值。今后，鋼材抵抗變形能力顯著降低，并在最微弱處發(fā)生較大塑性變形，此處試件截面快速縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直至斷裂破壞。單位:kn/mm2(單位面積承受千克力)抗拉強度：extensionalrigidity.抗拉強度=Eh，E為楊氏模量，h為材料厚度鑄造物性試驗第35頁拉伸試驗測定材料一系列強度指標和塑性指標。強度通常是指材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生彈性變形、塑性變形和斷裂能力。材料在承受拉伸載荷時，當載荷不增加而仍繼續(xù)發(fā)生顯著塑性變形現(xiàn)象叫做屈服。產(chǎn)生屈服時應(yīng)力，稱屈服點或稱物理屈服強度，用σS(帕)表示。工程上有許多材料無顯著屈服點，通常把材料產(chǎn)生殘余塑性變形為0.2%時應(yīng)力值作為屈服強度，稱條件屈服極限或條件屈服強度，用σ0.2表示。材料在斷裂前所到達最大應(yīng)力值，稱抗拉強度或強度極限，用σb(帕)表示。鑄造物性試驗第36頁拉伸試驗塑性是指金屬材料在載荷作用下產(chǎn)生塑性變形而不致破壞能力，慣用塑性指標是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率,是指材料試樣受拉伸載荷折斷后,總伸長度同原始長度比值百分數(shù),用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小面積同原截面面積比值百分數(shù)，用φ表示。條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率φ是拉伸試驗經(jīng)常要測定四項性能指標。另外還可測定材料彈性模量E、百分比極限σp、彈性極限σe等。鑄造物性試驗第37頁拉伸試驗圖條件屈服極限σ0.2伸長率δ強度極限σb鑄造物性試驗第38頁沖擊試驗機鑄造物性試驗第39頁沖擊試驗片圖:

10x10x40mmL鑄造物性試驗第40頁沖擊試驗

沖擊試驗一個動態(tài)力學(xué)性能試驗，主要用來測定沖斷一定形狀試樣所消耗功Ak。將Ak除以缺口處橫截面積F，則得沖擊韌度ak，單位為J/cm2。又叫沖擊韌性試驗。

依據(jù)試樣形狀和破斷方式，沖擊試驗分為彎曲沖擊試驗、扭轉(zhuǎn)沖