力學(xué)性能試驗培訓(xùn)課件

力學(xué)性能試驗培訓(xùn)金屬韌性金屬工藝性能Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM21.金屬的韌性定義：金屬在斷裂前吸收變形能量的能力。分類：靜力韌性、沖擊韌性、斷裂韌性。金屬韌性通常隨加載速度提高、溫度降低、應(yīng)力集中程度加劇而減少。材料的沖擊韌度不光取決于材料本身的內(nèi)在因素。

2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM3沖擊試驗標準GB/T229-1994金屬夏比缺口沖擊試驗方法

eqvIS01482-1983IS0832-1976代替GB/T229-84GB2106-80GB4159-84GB5775-86GB/T12788金屬夏比沖擊斷口測定方法GB/T4158金屬艾氏沖擊試驗方法2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM4適用范圍和試驗原理

適用范圍：本標準適用于溫度在-192～1000℃范圍內(nèi)金屬夏比V型缺口和U型缺口試樣的沖擊試驗。其他類型缺口及無缺口試樣的沖擊試驗可參考本標準。試驗原理：用規(guī)定高度的擺錘對處于簡支梁狀態(tài)的缺口試樣進行一次性打擊,測量試樣折斷時的沖擊吸收功。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM5沖擊試驗的應(yīng)用作為韌性指標，為設(shè)計選材和研制新型材料提供依據(jù)檢查和控制冶金產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督熱加工工藝質(zhì)量評定材料在不同溫度下的脆性轉(zhuǎn)化趨勢確定應(yīng)變時效敏感性缺口敏感性指標。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM6術(shù)語及定義

沖擊吸收功：規(guī)定形狀和尺寸的試樣在沖擊試驗力一次作用下折斷時所吸收的功脆性斷面率：脆性斷口面積占試樣斷口總面積的百分率沖擊吸收功-溫度曲線：在一系列不同溫度的沖擊試驗中，沖擊吸收功與試驗溫度的關(guān)系曲線韌脆轉(zhuǎn)變溫度：在一系列不同溫度的沖擊試驗中，沖擊吸收功急劇變化或斷口韌性急劇轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)域2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM7試驗設(shè)備沖擊試驗機打擊能量：30OJ和150J打擊速度：5.0～5.5m/s。試驗機的試樣支座及擺錘刀刃尺寸試驗機的并定期檢定溫度控制裝置：溫度穩(wěn)定在土2℃之內(nèi)。恒溫槽容量和介質(zhì)。溫度測量精度<1°C。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM8沖擊試樣V型缺口沖擊試樣U型缺口沖擊試樣小尺寸沖擊試樣沖擊試樣的加工2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM9夏比缺口試樣尺寸V型缺口U型缺口缺口角度45±2/缺口半徑0.25±0.0251±0.07缺口底部粗糙度1.6m1.6m缺口厚度(深度)8±0.058±0.05，5±0.05試樣厚度10±0.0510±0.05試樣寬度10±0.1010±0.10試樣長度55±0.6055±0.60試樣半長度27.5±0.3027.5±0.302023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM10沖擊試驗試樣尺寸：2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM11焊接沖擊試樣焊接接頭取樣方法：焊接接頭沖擊試驗時，試樣缺口位置應(yīng)按要求開在焊縫、熔合線或熱影響區(qū)，缺口軸線應(yīng)垂直焊縫表面。焊接接頭沖擊試樣的熱影響區(qū)缺口位置：其缺口軸線與熔合線的距離t應(yīng)由產(chǎn)品技術(shù)條件規(guī)定焊縫金屬沖擊試樣熱影響區(qū)沖擊試樣2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM12缺口在焊縫、熔合線或HAZ的位置2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM132023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM14試驗室溫沖擊試驗應(yīng)在10～35℃進行,溫度要求嚴格的試驗應(yīng)在20士2℃進行。試驗機一般在擺錘最大能量的10%～90%范圍內(nèi)使用。試驗前應(yīng)檢查擺錘空打時被動指針回零差不應(yīng)超過最小分度值的四分之一。尺寸測量。試樣應(yīng)緊貼支座放置，缺口對稱面與兩支座對稱面偏差不應(yīng)大于0.5mm。試驗溫度，過冷（熱）度2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM152023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM16試驗用介質(zhì)試驗溫度,℃介質(zhì)>200空氣加熱200～>35高溫油<10～0水+冰0～-70乙醇+干冰-70～-105無水乙醇+液氮-105～-192液氮2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM17沖擊試驗結(jié)果數(shù)值修約結(jié)果表示：AkV，AkU2，AkU5

不同類型和尺寸試樣的試驗結(jié)果不能直接對比和換算。ak值

2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM18沖擊吸收功結(jié)果報告由于試驗機打擊能量不足使試樣未完全折斷時，應(yīng)在試驗數(shù)據(jù)之前加大于符號“>”；其他情況則應(yīng)注明“未折斷”。沖擊吸收功應(yīng)至少保留兩位有效數(shù)字2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM19沖擊吸收功結(jié)果判定第一次測試合格判據(jù)3個試樣沖擊功平均值

標準值小于標準值的試樣最多一個每個單個試驗值不小于標準值的70%。復(fù)試合格判據(jù)6個試樣沖擊功平均值

標準值沖擊功低于標準值的試樣不超過2個沖擊功低于標準值70%的試樣不超過1個2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM20材料最低轉(zhuǎn)變溫度試驗確定材料試驗值等于標準值的溫度在高于和低于預(yù)計轉(zhuǎn)變溫度附近每個溫度試驗一個試樣，記錄每個溫度到0.5C作出沖擊吸收功或剪切斷面率--溫度曲線用內(nèi)插法求出規(guī)定值對應(yīng)的溫度，精確到3C如所求溫度等于或低于規(guī)定值，則結(jié)果合格如所求溫度高于規(guī)定值，但不超過12C，重復(fù)進行兩次試驗，如兩次試驗所求溫度等于或低于規(guī)定值，則結(jié)果合格2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM21金屬冷脆現(xiàn)象及韌脆轉(zhuǎn)變溫度ttk

c

s

s’t1t22023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM22韌脆轉(zhuǎn)變溫度確定方法(1)沖擊吸收功--溫度曲線上平臺與下平臺區(qū)間規(guī)定百分數(shù)(n)所對應(yīng)的溫度,用ETTn表示(如ETT50)。脆性斷面率一一溫度曲線中規(guī)定脆性斷面率(n)所對應(yīng)的溫度,用FATTn表示(如FATT50，F(xiàn)ATT90)。側(cè)膨脹值--溫度曲線上平臺與下平臺區(qū)間某規(guī)定側(cè)膨脹值所對應(yīng)的溫度,用LETT表示。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM23韌脆轉(zhuǎn)變溫度確定方法(2)規(guī)定沖擊吸收功所對應(yīng)的溫度（ASTMA370，DIN50115）達到上平臺沖擊功規(guī)定百分率（如50％）所對應(yīng)的溫度（DIN50115）2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM242023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM252023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM26沖擊試樣斷口纖維斷面率2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM27沖擊試驗的影響因素化學(xué)成分金相組織取樣方向試驗溫度材料缺陷試樣形狀表面質(zhì)量缺口位置2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM28取樣方向軋鍛板材縱向試樣橫向試樣長橫向：LT短橫向：ST（Z向）圓形鍛件徑向試樣切向試樣軸向試樣2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM292023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM302023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM31沖擊試驗的誤差吸收功＝彈性功＋塑性功＋斷裂功＋試樣擲出＋機座振動＋空氣阻力＋摩擦損耗＋……試樣加工打擊中心對正溫度2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM322023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM33總功相同韌性不同2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM34缺口深度對沖擊性能的影響深度/mm高能量樣/J中能量樣/J低能量樣/J2.0±0.025103±5.260.3±3.016.9±1.42.1397.95615.52.04101.857.216.81.97104.161.417.22023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM35缺口根部半徑對沖擊性能影響半徑/mm高能量樣/J中能量樣/J低能量樣/J0.25±0.025103±5.260.3±3.016.9±1.40.139856.514.60.38108.564.321.42023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM36鋼的應(yīng)變時效鋼鐵材料，尤其是低碳鋼板經(jīng)過冷加工變形后長期處于高溫或較高溫下工作，其塑性和韌性會明顯下降，這種現(xiàn)象被稱為應(yīng)變時效。鋼經(jīng)應(yīng)變時效后韌性下降的程度用應(yīng)變時效敏感性系數(shù)C表示，

C=（Ak-Aks）/Ak*100%2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM37拉伸試樣樣坯切取的部位、取向避免產(chǎn)生加工硬化或熱影響改變鋼材的性能。厚度>=12mm的鋼材拉伸樣坯尺寸為12×12×Lmm，并應(yīng)保留一面軋制面。厚度為6mm至小于12mm的鋼材,拉伸樣坯尺寸為a×12×Lmm，a為鋼材的實際厚度,此時應(yīng)保留兩面軋制面。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM38壓縮試樣厚度>=12mm的鋼材,壓縮樣坯的尺寸為12×12×57mm,并應(yīng)保留一面軋制面。厚度為6mm至小于12mrn的鋼材,壓縮樣坯的尺寸為a×12×57mm,此時應(yīng)保留兩面軋制面。采用V型或2mm深U型缺口的沖擊試樣,厚度盡量大。沖擊試樣應(yīng)根據(jù)鋼材的厚度保留其軋制面,且試樣缺口軸線應(yīng)垂直于軋制面。未經(jīng)受應(yīng)變時效的沖擊試樣類型和尺寸必須與經(jīng)受應(yīng)變時效的沖擊試樣一致2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM39試驗一般用拉伸應(yīng)變,拉伸按GB228進行。一般低碳鋼的殘余應(yīng)變量應(yīng)為10%,低合金鋼應(yīng)為5%,其偏差均為土0.5%?？刹捎脡嚎s應(yīng)變。壓縮殘余應(yīng)變量與拉伸相同。人工時效：在250士10℃下均勻加熱保溫一小時,然后在空氣中冷卻至室溫。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM40試驗測定應(yīng)變時效沖擊吸收功或應(yīng)變時效沖擊韌性值一般為三個沖擊試樣。測定應(yīng)變時效敏感性系數(shù)一般為六個試樣：三個未經(jīng)受應(yīng)變時效,三個經(jīng)過應(yīng)變時效狀態(tài)。沖擊試驗均應(yīng)按照G229進行。測定應(yīng)變時效敏感性系數(shù)時,未經(jīng)受應(yīng)變時效與經(jīng)受應(yīng)變時效狀態(tài)的沖擊試驗,應(yīng)在同一臺沖擊試驗機上進行。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM41結(jié)果表示由U型缺口標準沖擊試樣得出的試驗結(jié)果,應(yīng)變時效沖擊吸收功用AKUs表示、應(yīng)變時效敏感性系數(shù)用Cu表示。由V型缺口標準沖擊試樣得出的試驗結(jié)果,應(yīng)變時效沖擊吸收功用AKVs表示、應(yīng)變時效敏感性系數(shù)用Cv表示。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM42落錘試驗方法NDT（nil-ductilitytransition)與NDT（NondestructiveTesting）NDT溫度：采用落錘試驗方法，標準試樣發(fā)生斷裂的最高溫度。在比該溫度高5℃時做的兩個試樣均未斷裂。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM43落錘試樣2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM44試驗結(jié)果判定斷裂：裂紋源焊道形成的裂紋擴展到受拉面的一個或兩個棱邊。未斷裂：裂紋源焊道形成的裂紋未擴展到受拉面的棱邊。試驗無效：出現(xiàn)裂紋源焊道缺口底部未開裂或試樣受拉面未接觸終止臺。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM45落錘試驗影響因素試樣型式（尺寸）試樣從保溫容器中取出到進行沖擊的間隔時間。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM46落錘撕裂試驗方法DWTT：Drop-weightteartest試樣：5mm深壓制缺口，300*板厚剪切面積百分數(shù)：SA%2.金屬工藝性能試驗-----金屬加工能力的判定2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM48力學(xué)性能與工藝性能力學(xué)性能：材料在力作用下應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系；材料的使用性能；結(jié)構(gòu)強度設(shè)計的依據(jù)。工藝性能：檢驗材料適應(yīng)某種加工工藝的能力。力學(xué)性能試驗的一種補充試驗。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM49工藝性能試驗的特點試驗過程與材料的工藝過程、使用條件相似。試驗結(jié)果能反映材料的塑性、韌性及部分質(zhì)量問題。試樣加工容易。試驗方法方便，無需復(fù)雜的試驗設(shè)備。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM50工藝性能試驗的分類棒材：頂鍛試驗、彎曲試驗等型材：展平彎曲、反復(fù)彎曲等板材：彎曲、反復(fù)彎曲、鍛平、杯突等管材：液壓、擴口、縮口、彎曲、壓扁、卷邊等線材：反復(fù)彎曲、扭轉(zhuǎn)等絲、帶材：2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM51常用金屬工藝性能試驗標準金屬彎曲試驗(GB/T232-1999)金屬管彎曲試驗(GB/T244-1997)金屬管擴口試驗(GB/T242-1997)金屬管壓扁試驗(GB/T246-1997)金屬杯突試驗(GB/T4156-1984)焊接接頭彎曲及壓扁試驗（GB/T2653-1989）2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM52其他金屬工藝性能試驗標準金屬管液壓試驗(GB/T241-1997)金屬管卷邊試驗(GB/T245-1997)金屬反復(fù)彎曲試驗(GB/T235-1999)鋼筋平面反復(fù)彎曲試驗(YB/T5126-1993)金屬頂鍛試驗（GB/T233-2000)金屬線材反復(fù)彎曲(GB/T238-1999)金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗(GB/T239-1999)金屬線材纏繞試驗(GB/T2676-1988)薄板雙層咬和彎曲試驗(YB/T5001-1993)鋁管材壓縮試驗（GB/T3251-1982）2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM53金屬彎曲試驗?zāi)康模憾ㄐ詸z驗在給定試驗條件下，試樣承受彎曲變形的能力，并揭露其缺陷。原理：將一定形狀和尺寸的試樣放置于彎曲裝置上,以規(guī)定直徑的彎心將試樣彎曲到所要求的角度后,卸除試驗力檢查試樣承受變形性能。彎曲試驗與彎曲力學(xué)性能試驗2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM54材料彎曲試樣-通則試樣可為圓形、方形、長方形或多邊形橫截面。取樣位置、方向按產(chǎn)品標準或GB/T2975彎曲表面不得有劃痕和損傷。方形和長方形試樣的棱邊應(yīng)銼圓，其半徑不應(yīng)大于厚度1/10。棱邊倒圓時不應(yīng)形成影響結(jié)果的橫向毛刺、傷痕或刻痕。用機加工方法去除剪切或火焰切割等形成的影響材料性能的區(qū)域。并保留一側(cè)原表面。彎曲試驗時,原表面應(yīng)位于彎曲的拉伸面。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM55材料彎曲試樣-尺寸（寬度）按相關(guān)產(chǎn)品標準要求產(chǎn)品標準未規(guī)定時：產(chǎn)品寬度≤20mm---試樣采用原寬度產(chǎn)品寬度＞20mm厚度＜3mm---試樣寬度為20mm±5mm厚度≥3mm---試樣寬度為20~50mm2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM56材料彎曲試樣-尺寸（厚度）按相關(guān)產(chǎn)品標準要求產(chǎn)品標準未規(guī)定時：產(chǎn)品厚度≤25mm---試樣采用原厚度產(chǎn)品厚度＞25mm---機加工減薄至≥25mm2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM57材料彎曲試樣-尺寸（直徑）產(chǎn)品直徑≤50mm---試樣采用原橫截面，如試驗機能力不足，對直徑超過30~50mm的產(chǎn)品，可加工成橫截面內(nèi)切圓直徑＞25mm的試樣。產(chǎn)品直徑＞50mm---可加工成橫截面內(nèi)切圓直徑＞25mm的試樣。鋼筋類產(chǎn)品一般均應(yīng)以其全截面進行試驗。非仲裁試驗，經(jīng)協(xié)議可用寬度和厚度大于以上規(guī)定的試樣。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM58材料彎曲試樣-尺寸（長度）彎曲試樣長度根據(jù)試樣厚度和彎曲試驗裝置而定通常按下式確定試樣長度:L=0.5π(d+a)+140mm2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM59焊接試板彎曲試樣—術(shù)語橫彎：焊縫軸線與試樣縱軸垂直時的彎曲?？v彎：焊縫軸線與試樣縱軸平行時的彎曲。正彎：試樣受拉面為焊縫正面的彎曲。雙面不對稱焊縫、焊縫最大寬度面為正面；雙面對稱焊縫，先焊面為正面。背彎：試樣受拉面為焊縫背面的彎曲。側(cè)彎：試樣受拉面為焊縫縱剖面的彎曲。焊接試板彎曲分類：橫向正彎、橫向背彎、橫向側(cè)彎、縱向正彎、縱向背彎。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM60焊接試板彎曲試樣—尺寸橫彎試樣：厚度為焊接接頭的試件厚度，寬度≥1.5試件厚度（最小20mm）側(cè)彎試樣：厚度≥10mm，寬度等于焊接接頭母材厚度2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM612023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM622023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM63焊接彎曲試樣取樣2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM64彎曲試驗設(shè)備支輥式彎曲裝置l=(d+3a)±0.5aV型模具式彎曲裝置虎鉗式彎曲裝置翻板式彎曲裝置l=(d+2a)±2~6mm2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM652023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM66試驗程序和結(jié)果判定試驗溫度試樣在力作用下彎曲至規(guī)定的彎曲角度。緩慢施加彎曲力按相關(guān)產(chǎn)品標準評定結(jié)果產(chǎn)品標準規(guī)定的彎曲角度認作為最小值，規(guī)定的彎曲半徑認作為最大值。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM67彎曲試驗影響因素寬厚比彎心直徑彎曲角2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM68金屬管彎曲試驗定義：在帶槽彎心上將試樣彎曲至規(guī)定程度，檢驗金屬管承受彎曲塑性變形的能力并顯示其缺陷的試驗。目的：檢驗金屬管對彎曲加工的適用性。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCenter,SRIM69金屬管彎曲試驗--注意事項彎心應(yīng)具有與管外徑輪廓相適應(yīng)的溝槽。彎曲裝置應(yīng)能限制管的橫截面發(fā)生橢圓變形（橢圓短軸最小值≥原外徑85%）。對焊接管，如相關(guān)標準對焊縫位置未做規(guī)定，焊縫應(yīng)置于試驗位置的最上方或最下方。2023/12/30Prof.WangBin,TestingCent