淬火鋼的宏觀內(nèi)應力測定實驗報告講解

淬火鋼的宏觀內(nèi)應力測定試驗報告一、試驗目的1、了解金屬材料內(nèi)應力的分類和對材料性能的影響；2X1二、試驗內(nèi)容測定金屬材料宏觀內(nèi)應力。三、試驗儀器設(shè)備與材料四、試驗原理

D8AdvanceX〔一、內(nèi)應力的產(chǎn)生、分類及其影響〔如外力、溫度變化、加工過程、相變等〕不復存在3發(fā)生變化。應變均勻分布，這樣方位一樣的各晶粒中同名HKL面的晶面間距變化就一樣，從而導致衍射峰位向同一方向發(fā)生漂移。衍射效應：衍射峰位同一方向漂移。X會引宏觀體積或外形發(fā)生變化。應變分布不均勻，不同晶粒中，同名HKL面的晶面間距有的增加，有的削減，導致衍射峰位向不同方向發(fā)生漂移。衍射效應：衍射峰漫散寬化。X③第三類內(nèi)應力：在假設(shè)干個原子范圍存在并平衡著的應力。釋放之，不會引起宏2衍射效應：衍射強度下降。件的疲乏強度;拉應力可促使裂紋開裂、對應力腐蝕和疲乏壽命產(chǎn)生不利影響。極為重要。如航空航天上用的鎳高溫合金渦輪發(fā)動機葉片和鋁合金均經(jīng)噴丸強化處理，提高疲乏壽命；又如低碳不銹鋼經(jīng)二精煉工藝,提高了抗晶間應力腐蝕的去應力工藝處理，充分發(fā)揮材料或構(gòu)件自身潛力。析工件失效形式等方面具有格外重要的意義?！捕?、宏觀應力的測定原理應力狀態(tài)法線方向的應力(Z )為零,測定的是外表應力。宏觀應力引起較大范圍內(nèi)引起均勻變形，產(chǎn)生均勻應變，使不同晶粒中的衍射面HKL的面間距同增或同減?？隙☉顟B(tài)引起的晶格應變和宏觀應變是全都的。應變通過X2dsin，d變化，θ變化，以此來度量宏觀應變。依據(jù)彈性力學的廣義虎克定律由宏觀應變推知宏觀應力(剩余應力)。lk應力—單位面積上作用力,正值表示位體積元表示，有九個應力組份，可用3X3矩陣表示稱為應力張量;在力矩平lk衡條件下切應力組份 kl

必需相

圖1 六個獨立變量示意圖由衍射角位移可測得應變，應力測量基于應變測量和己知材料的彈性常數(shù)。選高角衍射線測應變ψ和方位角φ表示多晶中有很多應變,并用以度量宏觀應變。3波長λ，測量宏觀量衍射角2θ與微觀量的晶面間距d相關(guān)。當材料中無應力σ存在時,同一〔hkl〕2θ應當相等。應力σ存在時,位于不同傾角ψ〔hkl〕2θ2。2不同傾角ψ處的宏觀應力在拉應力狀態(tài)，晶面方位傾角ψ越大，晶面間距d越大，衍射角2θ就越??；在壓應力狀態(tài)，晶面方位傾角ψ越大，晶面間距d越小，衍射角2θ就越大；不同方位角為φ,傾角為ψ3。晶面間距d隨著晶面方位角Ψ增大而遞增或遞減,說明材料外表存在拉應力4。圖3 傾角為ψ方向應變示意圖4圖4 衍射晶面方位角和應力方向平面X射線穿透深度小,僅薄表層被照耀，處于變根本關(guān)系式，由彈性力學可得：〔1〕其中，、、1 2

表層應力、應變狀態(tài)〔2〕21，并化簡得得：由于考慮的是平面應力，因此

〔3〕〔4〕將式4代入式3，得sin2偏導得：

〔6〕

〔5〕由于 式中d 和d 分別代表待測方向上的衍射面HKL在有和 0沒有宏觀應力時的面間距。5由布拉格方程兩邊變分推得：由布拉格方程兩邊變分推得：則式中，2射角。

和2

〔7〕HKL0將式7代入式6化簡得 〔式8〕設(shè) 可以把式8簡化為：式 中 K——X射線M——在不同Ψ方向測定的衍射線角與sin2直線關(guān)系的斜率。假設(shè)知道了X射線應力常數(shù)K，又在-45°～+45°范圍選擇假設(shè)干個Ψ方向測量衍射線角，作出與sin2之間的相關(guān)直線2θ—sin2 ，并求斜率，就可計算出值。2θ—sin2 直線一般用兩點法或多點法做出。，分別測定2

。過兩點做出直線，求得斜率。多點法即等分別測定各自對應的衍射角2 ，運用線性回歸法做出直線，求得斜率?！踩⒃嚇右笈c外表處理：常規(guī)的X射線應力測試是對無粗晶、射線穿透深度范圍內(nèi)是均勻連續(xù)和各向同性、無織構(gòu)材料有效。對鋼材，Xμmμm這個深度范圍的平均應力。機加工而在材料外表產(chǎn)生的附加應力層可達100μm，需要對試樣外表進展外表必需光滑，沒有污垢、油膜及厚氧化層等。測試機加工、噴丸、外表處理等工藝處理后的外表應力，外表不作任何處理，留神保護原始狀態(tài);凡需要修磨的，可以利用現(xiàn)場金相所配置的電開工具，在到達金相檢驗標準后再作短暫電解拋光。對于鋼鐵材料，只為除銹，不傷及金屬外表的方法是用稀鹽酸腐蝕。測定應力沿層深分布，可用先用機械法快速剝層至肯定深度,再電解腐蝕方法進展逐層剝離，然后進展應力測量。應對剝層后應力釋放作校正。6五、試驗方法和步驟1Coupled2theta/theta351300.02°?！沧ⅲ簯y量應當用高角度的衍射峰，越高越好。2XRDwizard翻開Ddws〔圖5，OK5在達芬奇界面上〔圖6，前置n選擇狹縫光路5度；后置5.8mm〔fixedscan〕或連續(xù)掃描，取決于衍射峰的寬度。67rnDDcet〔7。7Detectorue8〔8。8r〔VA〔9。89ScantypemodeSide-inclinationchiStart0即每隔9°進展一次數(shù)據(jù)采集；設(shè)定phi軸角度，對于非各向異性的應力樣品一start0°，stop180°，increment1800180°進展測試〔0。10(7).設(shè)定完畢后將設(shè)置測量腳本存為bsml格式。例如存為start3、剩余應力分析剩余應力分析軟件LeptosSLeptosSStress>NewStressorClickCreatestressAppearstressobject;Import*.raw;9〔3〕Reduction/Fit(選中分析樣品有關(guān)的參數(shù)):MaterialHKLWavelength,E,vS11/2S2Aux,Correct11;11StressEvaluation;Results>選Stressmodel:Normal,Normal+Shear,Biaxial,Biaxial+Shear,TriaxialResultassave12、131210六、宏觀應力分析結(jié)果

13所用設(shè)備在應力測定狀態(tài)下的衍射幾何特點：面間距減小，衍射圓向橢圓變化。11七、試驗留意事項1、測量時留意輻射安全。2、對兩點法與多點法的本質(zhì)差異應有清爽生疏。八、思考題1、簡潔說明內(nèi)應力的分類以及對材料性能的影響。①第一類內(nèi)應力〔宏觀應力或剩余應力：在較大范圍內(nèi)存在并保持平衡著的HKL②其次類內(nèi)應力〔微觀應力：在數(shù)個晶粒范圍內(nèi)存在并保持平衡著的應力。同名HKL面的晶面間距有的增加，有的削減，導致衍射峰位向不同方向發(fā)生漂移。