材料在其他靜載下的力學(xué)性能

材料在其他靜載下的力學(xué)性能第1頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)材料的塑性變形和斷裂與應(yīng)力狀態(tài)關(guān)系密切，正應(yīng)力導(dǎo)致解理斷裂（脆斷），切應(yīng)力導(dǎo)致韌性斷裂。其中最大正應(yīng)力和最大剪應(yīng)力分別對脆斷和剪斷其主要作用。不同應(yīng)力狀態(tài)，兩種最大應(yīng)力的大小不同。第2頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一最大切應(yīng)力τmax=（σ1-σ3）與最大當(dāng)量正應(yīng)力Smax（Smax=σ1-ν（σ2+σ3））之比稱為應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)(亦叫軟性系數(shù))α，即α=τmax/Smax

α值愈大，應(yīng)力狀態(tài)愈“柔”，愈易變形而較不易開裂，即愈易處于韌性狀態(tài)。α值愈小，則相反，愈易傾向脆性斷裂第3頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一對單向拉伸

對扭轉(zhuǎn)

對單向壓縮第4頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第5頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)扭轉(zhuǎn)、彎曲與壓縮的力學(xué)性能一扭轉(zhuǎn)及其性能指標(biāo)1扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力狀態(tài)第6頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一塑性變形后，各點的切應(yīng)變?nèi)耘c該點距中心的距離成正比，但切應(yīng)力則因塑性變形而降低，在圓桿表面上，在切線和平行于軸線的方向上切應(yīng)力最大，在與軸線成45o的方向上正應(yīng)力最大，正應(yīng)力等于切應(yīng)力。γ=tgα=φd0/2l0×100％式中α為圓桿表面任一平行于軸線的直線因τ的作用而轉(zhuǎn)動的角度,φ為扭轉(zhuǎn)角;l0為桿的長度。第7頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2扭轉(zhuǎn)試驗及測定的力學(xué)性能扭轉(zhuǎn)試驗采用圓柱形(實心或空心)試件,在扭轉(zhuǎn)試驗機上進(jìn)行。扭轉(zhuǎn)試件標(biāo)距為100mm；有時也采用標(biāo)距為50mm的短試件。第8頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一抗扭強度切變模量

G=τ/γ=32Ml0／(πΦd04)扭轉(zhuǎn)比例極限τpτp=Mp/W式中Mp為扭轉(zhuǎn)曲線開始偏離直線時的扭矩。扭轉(zhuǎn)屈服強度τ0.3τ0.3=M0.3/W式中M0.3為殘余扭轉(zhuǎn)切應(yīng)變?yōu)?.3%時的扭矩。該值和條件屈服強度相當(dāng)。第9頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一抗扭強度

τb=Mb/W

式中Mb為試件斷裂前的最大扭矩。3扭轉(zhuǎn)試驗的特點及應(yīng)用(1)扭轉(zhuǎn)時應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)較大，因而可用于測定那些在拉伸時表現(xiàn)為脆性的材料，如淬火低溫回火工具鋼的塑性。(2)圓柱試件在扭轉(zhuǎn)試驗時，整個長度上的塑性變形始終是均勻的，其截面及標(biāo)距長度基本保持不變，不會出現(xiàn)靜拉伸時試件上發(fā)生的頸縮現(xiàn)象。第10頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一(3)用扭轉(zhuǎn)試驗精確地測定高塑性材料的變形抗力和變形能力，而這在單向拉伸或壓縮試驗時是難以做到的。(4)扭轉(zhuǎn)試驗可以明確地區(qū)分材料的斷裂方式，正斷或切斷。(5)扭轉(zhuǎn)試驗時，試件截面上的應(yīng)力應(yīng)變分布表明，它將對金屬表面缺陷顯示很大的敏感性．因此，可利用扭轉(zhuǎn)試驗研究或檢驗工件熱處理的表面質(zhì)量和各種表面強化工藝的效果。第11頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用：多數(shù)情況下是研究塑性材料在大應(yīng)變范圍時的力學(xué)行為，它能更真實地反映材料的塑性和形變抗力。扭轉(zhuǎn)試驗的實際應(yīng)用主要表現(xiàn)在：

(1)用熱扭轉(zhuǎn)試驗確定材料在熱加工(軋制、鍛造、擠壓)時的最佳溫度；

(2)對單相合金，用熱扭轉(zhuǎn)試驗確定材料在高溫時發(fā)生的動態(tài)回復(fù)和動態(tài)再結(jié)晶過程；

(3)對多相合金，用熱扭轉(zhuǎn)研究不穩(wěn)定組織的轉(zhuǎn)變，或者模擬某種熱加工成形方式研究其組織特點。第13頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一二彎曲試驗1彎曲試驗方法彎曲試驗方法的應(yīng)力狀態(tài)介于拉伸和扭轉(zhuǎn)試驗方法之間，常用于測定脆性和低塑性材料的抗彎強度并能反映塑性指標(biāo)的撓度。測定(如鑄鐵、高碳鋼、工具鋼等)

對于金屬材料，特別是鋼鐵材料，結(jié)構(gòu)鋼常溫下的力學(xué)性能由拉伸試驗評定；結(jié)構(gòu)材料的熱變形性能由扭轉(zhuǎn)試驗評定；而工具鋼常溫下的力學(xué)性能由彎曲試驗評定。第14頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一試樣規(guī)格：圓形；矩形跨距：一般為直徑的10倍。脆性材料——彎曲試驗測彎曲斷裂強度；塑性材料——檢驗其延展性和均勻性展性和均勻性——冷彎試驗。試驗時將試樣加載，使其彎曲到一定程度，觀察試樣表面有無裂縫。第15頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第17頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一通常用彎曲試件的最大撓度fmax表征材料的變形性能。試驗時，在試件跨距的中心測定撓度，繪成P-fmax關(guān)系曲線，稱為彎曲圖。第18頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一式中Mb為試件斷裂時的彎矩，W為截面抗彎系數(shù)脆性材料抗彎強度σbbσbb=Mb/W第19頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一Mb可根據(jù)彎曲圖上的最大載荷Pb,按下式計算：對三點彎曲試件:Mb=PbL／4.對四點彎曲試件:Mb=PbK／2對于直徑為d0的圓柱試件，W=πd03/32;寬為b,高為h的矩形截面試件，W＝bh2／6。材料的彎曲變形大小用fmax表示，其值可用百分表或撓度計直接讀出。彎曲試驗的技術(shù)細(xì)節(jié)見GB14452-93。第20頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一一些材料的抗張、撓曲及壓縮強度材料拉伸強度/MPa壓縮強度/MPa撓曲強度/MPa聚酯-50%玻璃纖維160225315聚酯-50%玻纖織物260190320Al2O3(99%)2102625350SiC(無壓燒結(jié))1753920560第21頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2彎曲試驗的應(yīng)用(1)用于測定灰鑄鐵的抗彎強度，灰鑄鐵的彎曲試件一般采用鑄態(tài)毛坯圓柱試件。(2)用于測定硬質(zhì)合金的抗彎強度，硬質(zhì)合金由于硬度高，難以加工成拉伸試件，故常做彎曲試驗以評價其性能和質(zhì)量。硬質(zhì)合金常用的規(guī)格是5×5×30mm，跨距為24mm。(3)陶瓷材料的抗彎強度測定。第22頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

高塑性材料，彎曲試驗不能使試件發(fā)生斷裂，其曲線的最后部分可延伸很長。因此，彎曲試驗難以測得塑性材料的強度，而且實驗結(jié)果的分析也很復(fù)雜，故塑性材料的力學(xué)性能由拉伸試驗測定，而不采用彎曲試驗。第23頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三壓縮試驗單向壓縮試驗單向壓縮時應(yīng)力狀態(tài)的柔度系數(shù)大，故用于測定脆性材料——鑄鐵、軸承合金、水泥和磚石等的力學(xué)性能。由于壓縮時的應(yīng)力狀態(tài)較軟，故在拉伸、扭轉(zhuǎn)和彎曲試驗時不能顯示的力學(xué)行為，而在壓縮時有可能獲得。第24頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一拉伸和壓縮的區(qū)別(1)壓縮時試件不是伸長而是縮短，橫截面不是縮小而是脹大。(2)塑性材料壓縮時只發(fā)生壓縮變形而不斷裂，壓縮曲線一直上升。第25頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一低碳鋼鑄鐵鑄鐵試樣破裂后呈鼓形，破裂面與軸線大約成45o，這主要是由切應(yīng)力造成的第27頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)壓縮曲線，可以求出壓縮強度和塑性指標(biāo)。對于低塑性和脆性材料，一般只測抗壓強度σbc，相對壓縮eck和相對斷面擴展率ψck。σbc=Pbc/A0(3-13)eck=(h0-hk)/h0×100％(3-14)ψck=(Ak-A0)/A0×100％(3-15)第28頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第三節(jié)缺口試樣靜載力學(xué)性能廣義的“切口”機械零、構(gòu)件的外形具有幾何不連續(xù)性——缺口或者切口。切口的存在造成：在切口根部引起應(yīng)力和應(yīng)變集中，引起應(yīng)力和應(yīng)變的多向性。對材料的塑性變形和斷裂過程產(chǎn)生很大的影響二戰(zhàn)輪船的斷裂事故第29頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一一缺口處的應(yīng)力分布特點及缺口效應(yīng)1彈性狀態(tài)下的應(yīng)力分布單向拉伸載荷下的薄板構(gòu)件，薄板邊緣存在缺口(1)y方向的應(yīng)力y分布缺口的第一個效應(yīng)——缺口處存在應(yīng)力集中第30頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第31頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一(2)產(chǎn)生x方向的應(yīng)力x形成x方向的應(yīng)力。缺口第二個效應(yīng)——應(yīng)力狀態(tài)變?yōu)閮上蚧蛘呷蚶燧^厚，Z方向變形受到約束，z＝0，z0z＝v(x+y)，平面應(yīng)變狀態(tài)。y>z>x

三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)，構(gòu)件脆性最大，在缺口部位造成硬化形成斷裂。第32頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2塑性狀態(tài)下的應(yīng)力分布缺口存在的構(gòu)件出現(xiàn)三向應(yīng)力狀態(tài)，造成試樣的屈服應(yīng)力比單軸拉伸時高。缺口強化效應(yīng)——缺口的第三個效應(yīng)。缺口強化是材料的三向應(yīng)力狀態(tài)約束材料的塑性變形，并非提高了材料的屈服強度，不是強化材料的手段。第33頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一缺口試樣與光滑試樣的強度比較塑性材料：缺口存在導(dǎo)致材料的強度因為塑性變形受到約束而有一定增加——缺口強化。脆性材料：缺口試樣彈性變形——斷裂，不能通過缺口前方的塑性變形調(diào)整應(yīng)力分布。缺口材料的強度比光滑試樣低第34頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三缺口試樣的靜拉伸及靜彎曲性能1缺口敏感性缺口敏感性：材料因為缺口存在造成的三向應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力集中而變脆的傾向，不同材料的缺口敏感性不同。缺口敏感性評定：缺口拉伸試驗、缺口彎曲試驗。壓縮和扭轉(zhuǎn)試驗的意義不大。2缺口靜拉伸試驗(1)靜拉伸試驗第35頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第36頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第37頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一熱處理影響缺口試驗的準(zhǔn)確性，加工缺口在熱處理之后。(2)試驗應(yīng)用評定高強度鋼的缺口敏感性，鋼的氫脆，高溫合金的缺口敏感性。第38頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3缺口靜彎曲試驗(1)缺口靜彎曲試驗彎曲試樣按照GB制備，尺寸：10mm×10mm×55mm，缺口深度2mm，夾角60.可在不同溫度下試驗記錄F-f曲線，直至試樣斷裂第39頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一(2)缺口彎曲試驗應(yīng)用

依據(jù)F-f曲線比較缺口敏感性1：曲線上升階段斷裂，殘余撓度f1（總撓度－彈性撓度）小，對缺口敏感2：在曲線下降階段斷裂，殘余撓度f2較大，缺口敏感度較低3：曲線彎曲不斷，取相當(dāng)于0.25fmax的殘余撓度為其撓度，很大，表明對缺口不敏感。第40頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一(3)典型的彎曲試驗曲線分析三部分面積：彈性變形功I，塑性變形功Ⅱ，斷裂功Ⅲ。根據(jù)各區(qū)面積大小來判定缺口是否敏感只有I,對缺口極敏感I＋Ⅱ，無Ⅲ，敏感I＋Ⅱ＋Ⅲ，不敏感第41頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一(4)斷裂功與缺口敏感性裂紋產(chǎn)生和擴展的能量即為斷裂功。斷裂功：反映了裂紋擴展的難易程度，也表示材料阻止裂紋擴展的能力。斷裂功越大，裂紋不易擴展，缺口敏感性低。根據(jù)F-f曲線形狀也可以判定缺口敏感性。若斷裂功部分出現(xiàn)f陡降段長度>1/3Fmax，則敏感。第42頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第43頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三缺口敏感度1缺口敏感度（切口強度比）用來衡量拉伸條件下材料對缺口的敏感性，衡量在應(yīng)力狀態(tài)軟性系數(shù)<0.5和應(yīng)力集中條件下材料脆化傾向用帶切口的拉伸試件測定其斷裂時的名義應(yīng)力(凈斷面平均應(yīng)力)，表示切口強度記為σbN第44頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一切口強度比NSR或者缺口敏感度qeqe=NSR=σbN／σb若NSR＞1.0，表示材料對切口不敏感，或者說材料是切口韌性的；若NSR＜1.0，則材料對切口敏感，材料是切口脆性的第45頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一NSR并非材料常數(shù)，與切口構(gòu)件幾何形狀和切口根部的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。2影響缺口敏感性的因素材質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、缺口形狀、尺寸、溫度等。第46頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第四節(jié)材料的硬度硬度用來表示材料的軟硬程度。硬度值大小取決于材料的性質(zhì)、成分和顯微組織，測量方法和條件不符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)就不能反映真實硬度。目前還沒有統(tǒng)一而確切的關(guān)于硬度的物理定義。硬度測定簡便，造成的表面損傷小，基本上屬于“無損”檢測的范疇。第47頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一硬度——衡量金屬材料軟硬程度的一項重要的性能指標(biāo)含義：材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力；也可表述為材料抵抗殘余變形和反破壞的能力。材料彈性、塑性、強度和韌性等力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。第48頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一測定方法:壓入法，回跳法和刻劃法三大類。壓入法——表征金屬抵抗變形的能力。靜載：布氏，洛氏，維氏，顯微硬度；動載：超聲波，肖氏等刻劃法——表征金屬抵抗破裂的能力。莫氏硬度，銼刀法，劃痕第49頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一一布氏硬度

1布氏硬度測定的原理和方法

壓力將淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓頭壓入試樣表面，保持規(guī)定的時間后卸除壓力，試件表面留下壓痕，單位壓痕表面積上所承受的平均壓力即定義為布氏硬度值。第50頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一由于不同材料的硬度不同，試件的厚度不同，測定布氏硬度時需選用不同直徑的壓頭和壓力。要在同一材料上測得相同的布氏硬度，或在不同的材料上測得的硬度可以相互比較，壓痕的形狀必須幾何相似，壓入角應(yīng)相等。第51頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一

布氏硬度相同時，要保證壓入角相等，則P/D2應(yīng)為常數(shù)。國標(biāo)GB231-84根據(jù)材料的種類及布氏硬度范圍，規(guī)定了7種P/D2之值，符號表示：壓頭為淬火鋼球，HBS；壓頭為硬質(zhì)合金球，HBWHBS或HBW之前的數(shù)字表示硬度值，其后的數(shù)字依次為壓頭直徑、壓力和保持時間。第52頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一材料布氏硬度鋼及鑄鐵<140>1401030銅及其合金<3535～130>13051030輕金屬及其合金<3525535～8051015>801015鉛，錫

11.25HB試驗時的P/D2值選擇表第53頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2布氏硬度的特點和適用范圍壓痕面積大，能反映出較大范圍內(nèi)材料各組成相的綜合平均性能，不受個別相和微區(qū)不均勻性的影響。布氏硬度分散性小，重復(fù)性好適合于測定粗大晶?；虼执蠼M成相的材料的硬度，象灰鑄鐵和軸承合金等。壓痕較大，不宜在實際零件表面、薄壁件、表面硬化層上測定布氏硬度。淬火鋼球作壓頭，測定HB＜450的材料的硬度；硬質(zhì)合金球作壓頭，測定的硬度可達(dá)650HB．第54頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一二洛氏硬度1洛氏硬度測定的原理和方法洛氏硬度是直接測量壓痕深度，壓痕愈淺表示材料愈硬常用的壓頭：頂角為1200的金剛石圓錐體直徑為Φ1.588mm(1／16英寸)的鋼球壓頭第55頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一實驗過程第56頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2洛氏硬度的優(yōu)缺點及其應(yīng)用優(yōu)點：①因為硬度值可從硬度機的表盤上直接讀出，故測定洛氏硬度更為簡便迅速,工效高；②對試件表面造成的損傷較小，可用于成品零件的質(zhì)量檢驗；⑧因加有預(yù)載荷，可以消除表面輕微的不平度對試驗結(jié)果的影響。第57頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一缺點:不同標(biāo)尺的洛氏硬度值無法相互比較。由于壓痕小，所以洛氏硬度對材料組織不均勻性很敏感，測試結(jié)果比較分散，重復(fù)性差.第58頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3表面洛氏硬度洛氏硬度施加的壓力大，不宜用于測定極薄的工件和表面硬化層.發(fā)展了表面洛氏硬度試驗。與普通洛氏硬度主要不同點：1）預(yù)載荷為3kgf(29.42N)，總載荷比較小,分別為15kgf,30kgf和45kgf(441.3N)2）取t＝0.1mm時的洛氏硬度為零，深度每增大0.001mm,表面洛氏硬度降低一個單位。第59頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第60頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一三維氏硬度1維氏硬度測定的原理和方法維氏硬度測定的原理與方法基本上與布氏硬度的相同，根據(jù)單位壓痕表面積上所承受的壓力來定義硬度值。測定維氏硬度所用的壓頭為金剛石制成的四方角錐體，兩相對面間的夾角為1360，所加的載荷較小。第61頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一已知載荷P，測得壓痕兩對角線長度后取平均值d，計算維氏硬度值，單位為kgf/mm2（一般不標(biāo)注）

HV=1.8544P/d2

載荷為5kgf,10kgf，20kgf，30kgf，50kgf和100kgf等6種壓頭壓入試件表面，保持一定的時間后卸除壓力，試件表面上留下壓痕。第62頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一維氏硬度的表示方法與布氏硬度的相同，例：640HV30／20，最前數(shù)字為硬度值，后面數(shù)字依次為載荷/保持時間。維氏硬度值為640N/mm2(MPa)可測硬度值范圍為5～1000HV。第63頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2維氏硬度的特點和應(yīng)用維氏硬度測試采用了四方角錐體壓頭，各種載荷作用下所得的壓痕幾何相似，載荷大小任意選擇，所得硬度值均相同，不受布氏法那種載荷P和壓頭D的規(guī)定條件的約束。在維氏硬度測試中，當(dāng)負(fù)荷大于29.43N(3kgf)時，負(fù)荷P與壓痕對角線長度d滿足邁耶爾的指數(shù)關(guān)系式：P=αdn式中，α為常數(shù)，n等于2。將P=αd2代入HV=1.8544P/d2,可得：HV=1.8544α=常數(shù)第64頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一顯微硬度值與負(fù)荷的關(guān)系這說明在維氏硬度測試中，只要所用負(fù)荷不太小(大于29.43N即3kgf)，硬度值為一恒量而與所用負(fù)荷無關(guān)。四十年代初期，哈納門(Hanemann)得出，在小負(fù)荷范圍內(nèi)，上式)仍然成立，只是n值小于2，一般在1.75至1.95之間。第65頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一德國標(biāo)準(zhǔn)DIN50150第66頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第67頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一測量范圍較寬，軟硬材料都可測。壓痕：正方形，對角線長度易于精確測量，故精度較布氏法的高。材料的硬度小于450HV時，維氏硬度值與布氏硬度值大致相同。第68頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一四顯微硬度布、洛及維氏三種硬度試驗只能測得組織的平均硬度值．測定極小范圍內(nèi)的硬度，需用顯微硬度試驗，例如某個晶粒，某個組成相或夾雜物的硬度顯微硬度試驗一般是指測試載荷小于200g力的硬度試驗，常用的有顯微維氏硬度和努氏硬度。第69頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一1顯微維氏硬度顯微維氏硬度試驗實質(zhì)上就是小載荷的維氏硬度試驗，其測試原理和維氏硬度試驗相同，仍用HV表示。測試載荷小，載荷與壓痕之間的關(guān)系不一定像維氏硬度試驗符合幾何相似原理，必須注明載荷大小，以便比較第70頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一金剛石棱錐體壓頭克努普(Knoop)金剛石壓第71頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第72頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一壓痕形貌第73頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一小型精密零件的檢驗剃須刀片刃口的顯微硬度壓痕可以檢驗直徑僅有10μm的細(xì)絲的縱向或橫向硬度。第74頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一要求：選擇負(fù)荷——應(yīng)當(dāng)使壓痕深度不超過試件厚度的十分之一(壓痕深度約為其對角線長的1/7)；相鄰壓痕之間的距離應(yīng)不小于壓痕對角線長的2至3倍；在檢驗絲材、螺紋、軸承等時，應(yīng)使壓痕對角線長不超過試件被測試處曲率半徑的1/5。第75頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一測定滲層硬度分布第76頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一晶內(nèi)偏析研究Al-11%Mg合金鑄態(tài)組織及顯微硬度壓痕分布200×上圖中各壓痕的顯微硬度值以及不同鎂含量的范圍同一視場用試劑腐蝕后的組織200×第77頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一含1.69%C的鋼的顯微組織及顯微硬度壓痕

800×多相合金中的相組成分析第78頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一白色針狀物——淬火馬氏體；深灰色針狀物——回火馬氏體；淺灰色基體——殘留奧氏體?？梢钥闯?，在這三種不同組織中所打的顯微硬度壓痕，以回火馬氏體為最硬，淬火馬氏體次之，殘留奧氏體最軟?；鼗瘃R氏體及淬火馬氏體內(nèi)的壓痕相對于這些組織的范圍都太大，因此測得的硬度值誤差也較大，第79頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2努氏硬度努氏硬度是維氏硬度的發(fā)展。長棱形金剛石壓頭，兩長棱夾角為172.50，兩短棱夾角為。壓痕是長對角線比短對角線長度大7倍努氏硬度值與維氏硬度的不同，定義單位壓痕投影面積上所承受的力。已知載荷P、壓痕長對角線長度L，計算努氏硬度值(HK)HK＝14.22P/L2第80頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一努氏硬度試驗沒有專門的硬度計，通常是共用顯微維氏硬度計，只要更換壓頭并改變硬度值的算法即可。美國——采用努氏壓頭和100g力；歐洲——習(xí)慣于采用維氏壓頭和較大的500g力。第81頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第82頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一努氏硬度——作為絕對數(shù)值而測得的硬度，主要在加工方面使用該數(shù)值。一般來說，金剛石的努氏硬度為7000～8000千克/平方毫米

——用于金屬學(xué)、金相學(xué)研究。特別適于測試硬而脆的材料，常被用于測試琺瑯、玻璃、人造金剛石、金屬陶瓷及礦物等材料。表面硬化層有效深度的測定，用于細(xì)小零件、小面積、薄材料、細(xì)線材、刀刃附近的硬度、電鍍層及牙科材料硬度的測試。第83頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一3顯微硬度試驗特點及應(yīng)用特點：

1）載荷小，壓痕極小，幾乎不損壞試件，便于測定微小區(qū)域內(nèi)的硬度值。

2）靈敏度高。第84頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一五回跳硬度1.肖氏硬度-Shorescleroscopehardness原理：金剛石圓頭或鋼錠球的標(biāo)準(zhǔn)沖頭從一定高度h0自由下落到試件表面，因試件的彈性變形使其回跳到某高度h，用兩個高度的比值計算肖氏硬度值

HS=K（h/h0）HS為肖氏硬度，K為肖氏硬度系數(shù)，C型肖氏硬度計K=104/65；D型肖氏硬度計K=140英國人肖爾(AlbertF.Shore)首先提出第85頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一特點：操作簡便，測量迅速，壓痕小，攜帶方便，可到現(xiàn)場進(jìn)行測試等。缺點：測定精度較低，重復(fù)性差。彈性模數(shù)不同的材料，其結(jié)果不能相互比較。應(yīng)用：肖氏硬度計便于攜帶，特別適用于冶金、重型機械行業(yè)中的中大型工件，例如大型構(gòu)件、鑄件、鍛件、曲軸、軋輥、特大型齒輪、機床導(dǎo)軌等工件。在橡膠、塑料行業(yè)中常稱作邵氏硬度。肖式硬度(HS)=洛式硬度(HRC)+15第86頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一2里氏硬度用規(guī)定質(zhì)量的沖擊體在彈力作用下以一定速度沖擊試樣表面，用沖頭在距離試樣表面1mm處的回彈速度與沖擊速度之比計算出的數(shù)值就是里氏硬度。計算公式如下：

HL=1000×UR/UA式中：HL——里氏硬度符號

UA——球頭的沖擊速度，m/s；

UR——球頭的反彈速度，m/s。第87頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一里氏硬度計——實際上是肖氏硬度計的改進(jìn)型，它們測定的都是沖擊體在試樣表面經(jīng)試樣塑性變形消耗能量后的剩余能量。第88頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一優(yōu)點：儀器輕巧，測試簡便，快速，讀數(shù)方便，適于檢測硬度范圍很寬的金屬材料，并且可以從不同方向進(jìn)行測試，非常適于在現(xiàn)場對大型工件、組裝件進(jìn)行硬度測試。里氏硬度計是大型工件硬度測試上非常有效實用的檢測手段，在國內(nèi)里氏硬度計有取代肖氏硬度計的趨勢。第89頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一缺點：試驗方法在國際上還沒有被普遍接受，迄今還沒有被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）采納，試驗數(shù)據(jù)在國際上還缺乏來自獨立的第三方或國際組織方面的監(jiān)督與復(fù)核。里氏硬度試驗要求試樣有一定的質(zhì)量和厚度，不適于測試小工件。第90頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一莫氏硬度——Mohs’scaleofhardness；Mons’hardnessscale表示礦物硬度的一種標(biāo)準(zhǔn)。1824年由德國礦物學(xué)家莫斯(FrederichMohs)首先提出。應(yīng)用劃痕法將棱錐形金剛鉆針刻劃所試礦物的表面而發(fā)生劃痕，習(xí)慣上礦物學(xué)或?qū)毷瘜W(xué)上都是用莫氏硬度。第91頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第92頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一第93頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一用測得的劃痕的深度分十級來表示硬度：滑石(talc)1（硬度最小），石膏(gypsum)2；方解石(calcite)3，螢石(fluorite)4；磷灰石(apatite)5，正長石(feldspar;orthoclase;periclase)6，石英(quartz)7，黃玉(topaz)8，剛玉(corundum)9金剛石(diamond)10第94頁，共97頁，2023年，2月20日，星期一應(yīng)用時作刻劃比較確定硬度。如某礦物能將方解石刻出劃痕，而不能刻螢石，則其莫氏硬度