实验2-金属高温强度和塑性及其测定+实验报告.doc

金属高温强度和塑性及其测定实验报告一、实验目的1、了解材料的常规力学性能指标。2、了解典型金属材料的高温强度与塑性及其随温度的变化规律以及高温脆化对材料热裂纹形成的影响。3、掌握用材料加工物理模拟设备即动态热-力学模拟试验机Gleeble1500D测定材料抗拉强度、屈服强度和塑性的原理。4、掌握Gleeble1500D试验机的简单操作与编程,了解其一般应用。5、测定不同钢种如A3、20、45、40Cr和1Cr18Ni9不锈钢的拉伸强度及其塑性随温度的变化并进行比较;测定并分析变形速度对强度的影响规律。二、实验内容1、了解Gleeble1500D动态热-力学模拟试验机的基本结构与功能。2、学习Gleeble1500D动态热力学模拟试验机的简单操作。3、测定以A3、20、45、40Cr及奥氏体不锈钢1Cr18Ni9的强度与塑性,研究强度、塑性随温度和加载速率或变形速率的变化规律。4、比较A3、20、45、40Cr和1Cr18Ni9不锈钢的强度和塑性,并分析其原因。三、实验原理材料的力学性能在科学研究和工程应用中具有非常重要的作用,如数值模拟研究必须以力学性能为依据,负载结构的设计和材料加工工艺方案(如焊接、锻压、热处理、表面改性等工艺)的制定必须以力学性能为基础等等。材料的力学性能指标主要有抗拉强度(σb)、屈服强度()、剪切强度(τb)、延伸率(δ)、断面收缩率(ψ)、冲击韧性(αKV或αKU)、断裂韧性(如KIC、JC、COD等);对于高温用结构材料,还有高温蠕变极限和高温持久强度等力学性能指标;对于脆性材料如金属间化合物和结构陶瓷等,还常采用三点和四点弯曲强度等力学性能指标。高温强度和塑性是材料高温使用和热加工时需要考虑的重要力学性能指标,了解其测试方法及其随温度的变化规律是对高温结构材料进行科学研究和应用的基础。金属材料如钢材的强度和塑性由基体组织类型(如马氏体M,铁素体F,珠光体P,贝氏体B,奥氏体γ)、晶粒大小、基体强化类型(固溶强化和弥散强化)以及与此有关的加工变形程度、热处理条件等决定,因此,不同类型的金属及其合金的强度和塑性,以及它的随温度变化的规律存在明显区别。一般来讲,材料按高温强度由低到高的排列顺序为:碳素钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢、镍基高温合金。金属或其合金的高温脆性是材料加工过程中产生热裂纹的根本原因,因此,研究金属及其合金的高温塑性规律是制定热加工工艺的基础。一些金属或合金加热和冷却过程中的塑性变化曲线存在两个低塑性区。本实验用动态热-力学模拟试验机快速测定金属及其合金的高温强度。Gleeble1500D主机中的变压器对被测定试样通电流,通过试样本身的电阻热加热试样,使其按设定的加热速度加热到测试温度。保温一定时间后,通过主机中的液压系统按一定的加载速率给试样施加载荷并变形,直至试样断裂。由于试样两端由通水的冷却块夹持,冷却快,所以整个试样在加热和保温过程中存在一定的温度梯度,中间段温度高,但当试样足够长(90~120mm)时,热电偶检测的中间部位约有8~18mm长的均温区,这样就能保证试样断裂发生在试样的中间部位,且测试所得强度能与检测温度对应。在材料种类和热处理状态一定的情况下,高温强度除受温度影响外,还与加载速度有直接关系。一般情况下,加载速度即变形速度越快,强度越高。四、实验步骤及数据处理我们小组的