1、材料力學(xué)性能測試分析測試中心，金屬材料性能，金屬性能主要包括：物理性能，化學(xué)性能，工藝性能和機械性能。金屬物理性質(zhì)的概念：金屬的物理性質(zhì)是指物理性質(zhì)，包括密度、熔點、熱膨脹、熱導(dǎo)率、電導(dǎo)率等。1.密度是指單位體積金屬的質(zhì)量，用符號表示。M/V m:金屬質(zhì)量(千克)；在機械制造業(yè)中，密度小于5.010千克/米的金屬通常被稱為輕金屬；密度大于5.010千克/米的金屬被稱為重金屬。高速運動部件由低密度金屬制成。(如果發(fā)動機活塞由鋁合金制成)2。熔點金屬從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度。易熔金屬：低熔點(錫、鉛等)。)例如熔絲材料；難熔金屬：高熔點的細(xì)絲材料(鎢、鉻等)。)，如白熾燈。3.熱膨脹金屬受熱和冷卻時收

2、縮的能力用線性膨脹系數(shù)表示。金屬材料的特性。導(dǎo)熱金屬在加熱或冷卻時可以傳導(dǎo)熱能。應(yīng)用實例：高導(dǎo)熱材料(銅等)汽車發(fā)動機散熱器的性能。)用熱導(dǎo)率表示。5.導(dǎo)電金屬傳導(dǎo)電流的能力。用電阻率測量金屬電導(dǎo)率的應(yīng)用實例：電纜(線)大多使用銅和鋁；大多數(shù)電阻元件是由合金制成的。6.磁性金屬磁導(dǎo)率的應(yīng)用實例：常用金屬如發(fā)電機和汽車發(fā)動機的物理特性、金屬材料的特性以及金屬化學(xué)特性的概念：金屬的化學(xué)特性是指金屬在常溫或高溫下抵抗各種化學(xué)作用的能力。1.耐腐蝕金屬抵抗氧氣、水蒸氣、酸、堿和其他介質(zhì)侵蝕的能力。提高能力的方法：改變金屬材料的成分，涂覆防腐材料等。2.熱穩(wěn)定金屬在高溫下的抗氧化性。根據(jù)不同的工作條件選

3、擇不同的材料。金屬材料的機械性能金屬材料在負(fù)載下的抗破壞能力稱為機械性能。金屬材料的力學(xué)性能是零件設(shè)計和選材的主要依據(jù)。不同的施加載荷特性(如拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)、沖擊、循環(huán)載荷等)。)將導(dǎo)致金屬材料的不同機械性能。常用的機械性能包括：強度、塑性、硬度、沖擊韌性、多重抗沖擊性和疲勞極限。1.彈性：彈性是指金屬材料在外力作用下會變形，當(dāng)外力消失時，它具有恢復(fù)原來形狀的特性。該參數(shù)主要由彈性模量(e)表示。e值越大，金屬所能承受的外力就越大，不會產(chǎn)生永久變形。如汽車發(fā)動機的氣門彈簧和離合器彈簧。2.強度：強度是指金屬材料在靜態(tài)載荷下抵抗損傷(過度塑性變形或斷裂)的能力。因為載荷以拉伸、壓縮、彎曲和剪切

4、的形式作用，所以強度也分為拉伸強度、壓縮強度、彎曲強度和剪切強度。各種強度之間往往有一定的關(guān)系，抗拉強度通常被用作使用中最基本的強度指標(biāo)。3.塑性：塑性是指金屬材料在負(fù)載下產(chǎn)生塑性變形(永久變形)而不損壞的能力。通過伸長和面積收縮來測量。4.硬度：硬度是衡量金屬材料硬度的一個指標(biāo)。目前，生產(chǎn)中最常用的測量硬度的方法是壓痕硬度法，它是用一定幾何形狀的壓頭在一定載荷下壓入被測金屬材料的表面，根據(jù)壓痕的程度來確定其硬度值。常用的方法包括布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。5.疲勞強度：金屬材料在長期反復(fù)交變載荷下不斷裂的最大應(yīng)力。上述強度、塑性和硬度都是金屬在靜載荷下的力學(xué)性能指標(biāo)。事實上，許多機器零件在

5、循環(huán)載荷下工作，在這種情況下零件會金屬材料的疲勞斷裂經(jīng)常會突然發(fā)生，這是非常危險的。6.沖擊韌性：高速作用在零件上的載荷稱為沖擊載荷，金屬在沖擊載荷下抵抗損傷的能力稱為沖擊韌性。應(yīng)用實例：發(fā)動機活塞、連桿、曲軸等零件在做功沖程中承受很大的沖擊載荷；鋼板彈簧、齒輪、傳動軸和半軸等零件在自動啟動、換檔和制動過程中將承受巨大的沖擊載荷。金屬材料的技術(shù)特性1?？设T造性(可鑄造性)；2.可偽造性；3.可焊性(可焊性)；4.可加工性(可加工性，可加工性)；5.熱處理工藝性能：衡量金屬材料熱處理工藝性能的指標(biāo)包括導(dǎo)熱系數(shù)、硬化能力、淬透性、淬火變形、開裂趨勢、表面氧化和脫碳趨勢、過熱和過燒的敏感趨勢、晶粒長

6、大趨勢、回火特性等。1.加工樣品：從產(chǎn)品、壓制坯件或鑄件上切割坯件，并將它們加工成樣品。2.具有恒定橫截面積的產(chǎn)品(型材、棒材、線材)和鑄造樣品不得加工。橫截面形狀：圓形、方形、環(huán)形和矩形。注意樣品制備：避免因加工造成樣品表面硬化和過熱而改變機械性能。機械性能試驗-拉伸試驗，樣品類型，1)棒材樣品，2)板材樣品，l0=10d0，l0=5d0，3)管樣品優(yōu)選全斷面管截面樣品，制作塞子或壓平夾緊部分。4)鑄造樣品、5)鍛造樣品、6)帶材(線材)樣品、機械性能測試-拉伸測試，其實質(zhì)是對樣品施加軸向張力并測量樣品從變形到斷裂的各種機械性能。拉伸曲線反映了測試材料的綜合性能。主要性能參數(shù)有：彈性模量；屈

7、服強度；抗拉強度。斷裂后伸長率：面積收縮；根據(jù)拉伸斷裂前是否發(fā)生塑性變形，材料可分為脆性材料和塑性材料。脆性材料在拉伸斷裂前不產(chǎn)生塑性變形，而僅產(chǎn)生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會發(fā)生不可逆的塑性變形。機械性能試驗-拉伸試驗，彈性模量計算方法：1。使用機械伸長計(或光學(xué)伸長計)測量拉伸或壓縮過程中的應(yīng)變；2.制作應(yīng)力應(yīng)變圖；3.擬合線性部分；4.得到的斜率是彈性模量。力學(xué)性能試驗-拉伸試驗根據(jù)拉伸斷裂前是否發(fā)生塑性變形，材料分為脆性材料和塑性材料。脆性材料在拉伸斷裂前不產(chǎn)生塑性變形，而僅產(chǎn)生彈性變形；塑性材料在拉伸斷裂前會發(fā)生不可逆的塑性變形。塑性應(yīng)變硬化階段、彈性變形階段、頸縮變形階段、微塑

8、性變形階段、屈服階段、非彈性階段、典型拉伸曲線、力學(xué)性能試驗-拉伸試驗、其他典型拉伸曲線、力學(xué)性能試驗-壓縮試驗，試樣、試樣形狀和尺寸應(yīng)保證：1。測試過程中儀表內(nèi)的均勻單向壓縮；2.引伸計測得的變形應(yīng)等于樣品軸上測量截面的變形；3、實驗結(jié)束前不應(yīng)損壞末端。規(guī)定的非比例壓應(yīng)力、規(guī)定的總壓應(yīng)力、屈服點、彈性模量和室溫單軸壓縮下脆性材料的抗壓強度。力學(xué)性能試驗-彎曲試驗，原理：通過三點彎曲或四點彎曲對圓形或矩形截面試樣施加彎曲力，一般直至其斷裂，并測量其彎曲力學(xué)性能。試樣的形狀和尺寸：圓形截面和矩形截面。1.鑄造樣品表面粗糙度的Ra值應(yīng)不超過2um；2.硬質(zhì)金屬試件相鄰四邊的表面粗糙度應(yīng)不大于0.4

9、um，四條長邊應(yīng)倒角45度；倒角寬度不應(yīng)超過0.5毫米；3.薄板試樣的寬面應(yīng)保持原始表面，窄面的粗糙度Ra值不應(yīng)大于6.3 m。邊緣應(yīng)去毛刺。4.在其他類型樣品的長度范圍內(nèi)，表面粗糙度Ra值不得大于0.8 m。樣本數(shù)量：表：6(陽性和陰性)萬能材料試驗機、引伸計(2種):1。光學(xué)伸長計2。機械保持引伸計(軌距25毫米；50毫米)，裝載速度控制：1。位移控制(試驗機卡盤的分離率)；2.應(yīng)變控制；3.應(yīng)力(載荷)控制。實驗夾具，實驗室認(rèn)可的測試能力范圍，硬度測試，1。硬度的概念和分類。概念：硬度是指材料對壓入表面的另一硬物體的抵抗力，是重要的機械性能之一。它給出了金屬材料硬度的定量概念。硬度值越高

10、，金屬抵抗塑性變形的能力越強，材料產(chǎn)生塑性變形的難度就越大。2.特點：硬度測試方法簡單、易操作、見效快、對零件無損傷，因此應(yīng)用廣泛。測量金屬硬度的方法有很多，包括布氏硬度、洛氏硬度、肖氏硬度和維氏硬度。第二，硬度測試的原理最常用的硬度測試方法是壓痕法，即將一個很硬的壓頭以一定的測試力壓入金屬試樣的表面，產(chǎn)生一個壓痕，硬度值根據(jù)壓痕的大小來確定。壓痕大，材料較軟，硬度值較低；如果壓痕小，材料會更硬，硬度值會更高。硬度值不是表征材料的物理常數(shù)，它不僅與材料有關(guān)，還與測試條件有關(guān)，如測試力的大小和壓頭的類型。因此，不同條件下不同方法測得的硬度值之間只有經(jīng)驗換算，即使是相同的材料。布、洛氏和維氏硬度計

11、的選擇，以及廣泛的維氏硬度計測試范圍(超過幾個HV3000HV)。它可以覆蓋幾乎所有的金屬材料，從非常軟的金屬到非常硬的硬化鋼和硬質(zhì)合金，以及玻璃、礦石、陶瓷、人造金剛石等。布氏硬度計有色金屬和大多數(shù)鋼鐵材料。3洛氏硬度計HRA等級：測試鋼材料和硬質(zhì)合金。測試范圍約為2088赫拉。HRC級：調(diào)質(zhì)鋼、回火鋼、硬鑄鐵、珠光體可鍛鑄鐵和鈦合金等。硬度值范圍從2070HRC。表面洛氏硬度HR15N、HR30N和HR45N等級：的硬度測試范圍相當(dāng)于HRC，范圍從硬低碳鋼到高硬度硬化鋼。為了補充HRC等級，當(dāng)樣品的硬度滿足HRC的測試范圍，但厚度不足時，可以使用表面洛氏硬度N等級來代替。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，對于

12、金剛石壓頭的洛氏硬度，試樣的厚度應(yīng)大于壓痕深度的10倍。HRB天平：用于測試硬質(zhì)有色金屬和低碳鋼，測試范圍為20100HRB。羅克韋爾HR15T、HR30T和HR45T表面有刻度：樣品的厚度不符合HRB標(biāo)準(zhǔn)。洛氏硬度測試圖，深度-小載荷，測量距離(深度)，深度-大載荷，樣品表面，洛氏穿透深度，原理：根據(jù)圖紙分兩步將壓頭(金剛石錐，硬質(zhì)合金球)壓入樣品表面。在規(guī)定的保持時間后，移除主要測試力，并測量初始測試力下的殘余壓痕深度h。硬度計壓頭，洛氏硬度標(biāo)度，洛氏硬度洛氏硬度測試常用的壓頭有兩種：一種是頂角為120的金剛石錐，另一種是直徑為(1。根據(jù)金屬材料的不同硬度，可以同時使用不同的壓頭和載荷，其

13、中最常用的有HRA、HRB和HRC。洛氏硬度試驗程序，樣品要求：厚度：金剛石錐壓頭：超過10倍的殘余壓痕深度；球形壓頭：超過15倍的殘余壓痕深度。建議表面粗糙度不應(yīng)大于um. 2。測試通常在10-35的室溫下進行。3.樣品應(yīng)穩(wěn)定地放置在剛性支架上；4.使壓頭與樣品表面接觸，并在沒有沖擊或振動的情況下施加初始測試力；5.從初始測試力到無沖擊和振動的總測試力的時間應(yīng)不少于1秒且不超過8秒。6.總測試力的保持時間為42秒。7.在實驗過程中，硬度計很難避免沖擊或振動。8.t之間的距離維氏硬度試驗、維氏壓頭幾何硬度壓痕測量圖、D1、D2、維氏硬度試驗、維氏硬度試驗力范圍：1。F49.03 N(5千克):

14、維氏硬度測試2。49.03牛(5公斤)1.961牛(200克):小載荷維氏硬度試驗3。1.961N(200g) F 0.09807N(10g):顯微維氏硬度試驗的維氏硬度計計算公式D2 D2=1854.4 P/D2 HV:維氏硬度值P:試驗力，gf As:壓痕表面積，mm2:壓痕相對面之間的夾角，1360d: d=(D1D2)/2，兩組壓痕對角線的平均值，m，維氏硬度試驗，合金元素偏析對H13熱作工具鋼回火馬氏體硬度的影響： 淺色部分的垂直方向為571 HV，深色部分為525 HV，顯微結(jié)構(gòu)的鑒定，維氏硬度試驗，HV與試驗力和壓痕對角線長度的關(guān)系，壓痕對角線測量誤差對HV值的影響，對角線長度控

15、制在視場的5%-25%，維氏硬度試驗程序，1。 樣品或測試層的厚度建議拋光樣品。2.測試通常在10-35的室溫下進行；3.樣品應(yīng)穩(wěn)定地放置在剛性支架上；4.使壓頭與樣品表面接觸，并垂直于測試表面施加測試力。施力過程中不應(yīng)有沖擊和振動。5.測試力的保持時間為10-15秒。6.在實驗過程中，硬度計很難避免沖擊或振動。7.兩個相鄰壓痕中心之間的距離至少應(yīng)為銅和銅合金壓痕對角線長度的3倍；對于輕金屬、鉛、錫和它們的合金，它應(yīng)該至少是壓痕對角線長度的6倍。任何壓痕中心和樣品邊緣之間的距離至少應(yīng)為銅和銅合金壓痕對角線長度的2.5倍；對于輕金屬、鉛、錫和它們的合金，它應(yīng)該至少是壓痕對角線長度的3倍。如果相鄰壓痕的尺寸不同，壓痕間距應(yīng)由較大的壓痕決定。8.平面上壓痕的兩條對角線長度之差不得超過對角線平均長度的5%。如果超過，應(yīng)在實驗報告中指出。布氏硬度