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一、拉伸試驗(yàn)

拉伸試驗(yàn)是金屬材料中zui廣泛使用的力學(xué)性能試驗(yàn)方法之一，實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)裝卡在試驗(yàn)機(jī)上的試樣兩端緩慢地施加載荷，使試樣的工作部分受軸向拉伸載荷沿軸向伸長(zhǎng)至拉斷為止。測(cè)定試樣對(duì)外加載荷的抗力，可以求出材料的強(qiáng)度判據(jù)，測(cè)定試樣在拉斷后的塑性變形，可以求出材料的塑性判據(jù)。

利用拉伸試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的基本力學(xué)性能指標(biāo)，強(qiáng)度指標(biāo)如彈性極限、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；塑性指標(biāo)如斷后伸長(zhǎng)率、斷面收縮率。

測(cè)試設(shè)備

通常利用力學(xué)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行金屬拉伸測(cè)試

拉伸測(cè)試制樣

金屬拉伸試樣通常是從毛坯件加工成特定形狀與尺寸，拉伸試樣的形狀與尺寸取決于被試驗(yàn)材料的形狀與尺寸，橫截面形狀有圓形、矩形、多邊形、環(huán)形、其它形狀，zui常用的是圓形和矩形。

拉伸曲線分析

o-p 彈性變形階段：彈性變形、直線

p-e 滯彈性階段：彈性變形、曲線

e-s 屈服階段：應(yīng)力上下波動(dòng)，沒(méi)有加工硬化

s-b 塑性應(yīng)變硬化階段：材料均勻塑性變形，出現(xiàn)加工硬化

b-k 縮頸變形階段：試樣出現(xiàn)所經(jīng)變形，拉力變小，到k點(diǎn)時(shí)*斷裂

性能指標(biāo)

金屬材料拉伸主要性能包括：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷口伸長(zhǎng)率和斷口收縮率

屈服強(qiáng)度

屈服強(qiáng)度：當(dāng)金屬材料呈現(xiàn)屈服現(xiàn)象時(shí)，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形而載荷不增加的應(yīng)力點(diǎn)

下屈服強(qiáng)度R_eL：在屈服期間內(nèi)，不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的zui小應(yīng)力

條件屈服：當(dāng)無(wú)明顯屈服點(diǎn)時(shí)，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限

抗拉強(qiáng)度：試樣受外力（屈服階段之后）過(guò)程中所受到的zui大名義應(yīng)力

抗拉強(qiáng)度表征了材料在拉伸條件下所能承受的zui大應(yīng)力，物理意義是在于它反映了zui大均勻變形的抗力

抗拉強(qiáng)度是脆性金屬選材的依據(jù)

斷后伸長(zhǎng)率和斷面伸縮率

斷后伸長(zhǎng)率：原始標(biāo)距部分的伸長(zhǎng)與原始標(biāo)距之百分比

斷面伸縮率：縮頸處橫截面積的zui大縮減量與原始橫截面積之百分比

• 壓縮試驗(yàn)

壓縮試驗(yàn)：金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測(cè)試金屬在壓應(yīng)力作用下抗變形和抗破壞能力的試驗(yàn)。壓縮試驗(yàn)主要用于測(cè)定脆性或者冷脆性材料如生鐵、鑄造鋁合金、軸承合金的力學(xué)性能，對(duì)于塑性材料一般不做壓縮試驗(yàn)。

• 硬度試驗(yàn)

洛氏硬度

壓頭：圓錐角等于120°的圓錐體

      直徑為1.588mm的淬火鋼球

洛氏硬度共九個(gè)標(biāo)尺，常用標(biāo)尺為A、B、C標(biāo)尺

計(jì)算公式 HR=K-

K值 金剛石壓頭 100

球形壓頭 130

布氏硬度

壓頭材質(zhì)：淬火鋼球或硬質(zhì)合金球

維氏硬度

金剛石材質(zhì)、正四棱錐體、面角為136°

維氏硬度檢測(cè)時(shí)對(duì)于硬度均勻的材料可以任意選擇檢測(cè)力，其硬度值不變

• 斷裂韌性試驗(yàn)

斷裂韌性試驗(yàn)是一種評(píng)定含裂紋體材料的斷裂性能的試驗(yàn)。強(qiáng)度概念認(rèn)為：外力達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，材料產(chǎn)生塑性變形，外力達(dá)到抗拉強(qiáng)度R_m 時(shí)，材料產(chǎn)生斷裂破壞，對(duì)于含裂紋體的材料，則產(chǎn)生低于屈服強(qiáng)度的脆性斷裂。

斷裂韌性是一種以能量為基本參量的性能指標(biāo)，它和材料內(nèi)裂紋的狀態(tài)和深淺度密切相關(guān)，它可為含裂紋體材料提供定量的性能指標(biāo)。

斷裂韌性測(cè)試意義

裂紋（缺陷）是造成構(gòu)件低應(yīng)力脆斷的原因，斷裂力學(xué)即為研究物體強(qiáng)度和裂紋擴(kuò)展規(guī)律的一門(mén)學(xué)科，即斷裂韌性，是斷裂力學(xué)認(rèn)為一種能反映材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力的性能指標(biāo)。

樣品制備

斷裂韌性樣件種類(lèi)較多，包括：三點(diǎn)彎曲試樣（SENB）、緊湊拉伸試驗(yàn)（CT），C型拉伸試驗(yàn)、圓形緊湊拉伸試樣，通常以前兩種為主。

• 沖擊試驗(yàn)

• 沖擊測(cè)試意義：缺口試樣沖擊彎曲試驗(yàn)是測(cè)量沖擊韌性來(lái)評(píng)定材料在沖擊載荷下對(duì)缺口的敏感性。
• 沖擊韌性可以有條件的作為一個(gè)零件工作時(shí)的安全指標(biāo)。
• 可用于控制材料的冶金質(zhì)量和鑄造、鍛造、焊接及熱處理等熱加工工藝的質(zhì)量

可用來(lái)評(píng)定材料的冷脆傾向

沖擊試驗(yàn)分類(lèi)

• 按缺口類(lèi)型：可以分為V型和U型兩種沖擊試驗(yàn)，他們的沖擊韌性值分別用A_kv和A_ku來(lái)表示
• 按溫度：可以分為常溫、高溫和低溫沖擊試驗(yàn)

• 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)：金屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測(cè)試金屬在切應(yīng)力作用下的力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對(duì)于承受剪切扭轉(zhuǎn)的機(jī)械零件如車(chē)軸、鉆桿、鉚釘?shù)染哂兄匾膶?shí)際意義。

當(dāng)zui大切應(yīng)力大于材料的剪切強(qiáng)度時(shí)，材料呈切斷，斷面垂直于試樣軸線；當(dāng)zui大正應(yīng)力大于材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)，材料呈正斷，斷面和試樣軸線呈45°夾角

扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)可以明確區(qū)分材料是正斷還是切斷的斷裂方式

• 疲勞試驗(yàn)

疲勞破壞：是指材料在低于抗拉強(qiáng)度的交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)一定循環(huán)后，所發(fā)生的斷裂，即在斷裂前沒(méi)有明顯的塑性變形。

疲勞斷裂的特點(diǎn)

• 低應(yīng)力循環(huán)延時(shí)斷裂；
• 脆性斷裂（不管是塑性材料還是脆性材料）；
• 對(duì)缺陷(缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感；
• 疲勞斷裂也是裂紋萌生和擴(kuò)展的過(guò)程。

疲勞極限：當(dāng)零件所受的應(yīng)力低于某一值時(shí)，即使循環(huán)周次無(wú)窮多也不會(huì)發(fā)生斷裂，稱(chēng)此應(yīng)力為疲勞極限或疲勞強(qiáng)度。