材料力学性能实验 课件.ppt

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1、实验四硬度实验实验目的及原理一、实验目的1.掌握金属布氏﹑洛氏、小负荷显微及显微维氏硬度的试验原理和测试方法；2.了解硬度实验根据应力状态所划分的二种试验方法及其共同特点；3.学会正确使用硬度计二、实验原理布氏硬度：用应力大小来表征，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。洛氏硬度：用打入深浅来表征。维氏硬度：用应力大小来表征，适用于较薄工件、工具表面或镀层的硬度测定。显微维氏硬度，适用于极薄表面层的硬度测定。实验结果硬度类别洛氏硬度（HRC）显微维氏硬度（HV）小负荷显微硬度（HV）材料40Cr钢纯Al加载条件力时间力时间力时间150kg15s10kg10s5kg

2、30s对角线（mm）D1D2D1D2D1D2D1D2D1D232.032.733.634.6503.00519.00474.00508.00495.80508.40硬度50.046.947.8177.2(P)159.5(P+F)35.538.536.8平均硬度48.2168.436.9各种硬度表示方法的意义:1.布氏硬度的正确书写格式为650HBW10/750/15，650为布氏硬度值，其余分别为压头直径、载荷大小、保持时间。HB=F/S=2F/πd(D-√D2-d2)上式意为将一定直径球体加一定负荷压入试样表面保持一定时间后卸载试验力，测量硬度值。布氏硬度压头材质分为HBS（钢球），

3、HBW（硬质合金），硬度较高，一般在350HB以上的话选用HBW；而像铝合金之类的硬度较软的材料选用HBS。2.维氏硬度是也是压入法硬度试验之一，采用锥面夹角136°的四方角锥体，由金刚石制成，根据金属表面压痕的凹陷面积计算出应力，以此值作为硬度值的计量指标。3.洛氏硬度以压痕深度作为计量硬度的指标，在同一硬度级下，金属愈硬，则压痕深度愈小，愈软则深度愈大。.洛氏硬度的标尺范围共有11个，即HR（A、B、C、D、E、F、G、）HRC、HRA采用的是金刚石压头，HRB采用的是1.587㎜直径的钢球压头。HR=100-e=100-残余压痕深度（㎜）/洛氏硬度单位（0.002㎜）。当球压头进

4、行洛氏硬度试验时，HR=130-e。分析各种试样的硬度试验方法与试验条件的选择原则布氏硬度实验 试样的选择原则：用较大直径的球体压头压出面积较大的压痕，适合强度级别较低的金属材料硬度的测定，由于压痕较大，测试面积也较大，所以可以测得金属各组成部分的平均硬度值，硬度值比较稳定，精度高，但是效率差且测试的范围有限。试验条件的选择原则：要求d/D=0.24~0.60之间，通过大量实验可以得图一所示试验结果当试验开始加力后在试验力很小时，硬度值随着试验力的增加成比例上升。当试验力达到一定值时，硬度值达到一个稳定值，超过某一试验力后，硬度开始降低，也就是说在一定范围内的试验力内硬度值稳定后则与试

5、验力大小无关，即符合HB=F/S关系，因此在布氏硬度实验中应选择与试验力变化无关的试验力，D=0.325D是其理想条件，而此时钢球压痕的外切交角为136°。维氏硬度实验 试样的选择原则：测量硬度范围涉及到目前所知的绝大部分金属材料的硬度，主要用于测量面积小、硬度值较高的试样和工件硬度，各种标处理后的渗层或镀层以及薄材的硬度。洛氏硬度实验 试样的选择原则：由于使用的试验力较小，因此压痕较浅，对工作表面损伤很小，可以用于测定半成品或成品工作的硬度。根据不同硬度的压头可以测量较硬或较软材料的硬度，适用范围广。 试验条件的选择原则：生产效率高，用于成批生产中的硬度检验。对以下各种材料，各宜采用

6、什么硬度试验方法布氏硬度：退火低碳钢棒洛氏硬度：高速钢工具、灰铸铁、硬质合金刀头维氏硬度：渗碳齿轮、氮化层、双相钢中铁素体和马氏体退火低碳钢棒高速钢工具灰铸铁渗碳齿轮氮化层硬质合金刀头双相钢中铁素体和马氏体轴承合金实验五缺口冲击韧性实验实验目的及原理一、实验目的1.掌握常温及低温下金属冲击试验方法；2.学会用能量法确定金属冷脆能变温度tk；3.了解冲击试验机结构、工作原理及正确使用方法二、实验原理冲击试验是根据许多机器零件在工作时受到冲击载荷作用提出来的。冲击载荷是动载荷，它在短时间内产生较大的力，在这种情况下往往对材料的组织缺陷反映更敏感。在冲击试验中，我们认为材料存在截面突变、即缺

7、口，冲击动能在零件内的分布是不均匀的，在缺口处单位体积内将吸取较多的能量，从而使该处的应力、应变值增大。因此，Ak或ak值都是代表材料缺口敏感度。冲击载荷与静拉伸 的主要区别在于加载速度不同。拉伸速度一般在10-4~10-2mm/s，而冲击速度为102~104mm/s，静载荷作用于构件，一般不考虑惯性力的影响，而冲击载荷作用下惯性的作用不可忽视。试样形状及尺寸原始数据记录冲击吸收功或脆性断面率随温度而变化的曲线对比20钢45钢本组的实验温度为-