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金属常规力学指标测试
实验一金属常规力学指标测定
一、实验目的
1、掌握金属材料常规力学指标的测试方法。
2、掌握各个常规力学指标的作用及意义。
3、了解各个指标的相互关系。
4、熟悉所用测试仪器及设备的原理和操作使用。
二、实验方法及采用标准
1、金属拉伸试验标准GB/T -2010
2、金属冲击试验标准GB/T 229-2007
3、金属扭转试验标准GB/T 10128-2007
三、实验数据处理
1、依据国家标准,分别计算各个力学参数指标。
(一)金属拉伸实验标准GB/T -2010
材料的弹性、强度、塑形、应变硬化和韧性等许多重要的力学性能指标统称为拉伸性能,它是材料的基本力学性能。拉伸实验是标准拉伸试样在静态轴向拉伸力不断作用下以规定的拉伸速度拉至断裂,并在拉伸过程中连接记录力与伸长量,从而求出其强度判据和塑性判据的力学性能试验。
(1)试验要求
1) 原始标距的标记
对于比例试样,应将原始标距的计算值修约至最接近5mm的倍数,中间数值向较大一方修约。标距的标记应精确到取值数值的?1%。
2) 原始横截面积的测定
圆形截面试样应在试样工作段的两断及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径,取其算术平均值,选用三处测得横截面积中的最小值。
(2) 拉伸性能的测定
利用试验机的绘图装置得到力-位移关系曲线,如下:
图1 拉伸试验力-位移曲线
1) 断后伸长率测定
为了测定断后伸长率,应将试样断裂的部分仔细地对接在一起使其轴线处于同一直线上,并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测量试样断后标距。按下式计算断后伸长率A:
A?Lu??50?100%=?100%?%?%Lo50
式中:Lo—原始标距;Lu—断后标距。
应使用分辨力足够的量具或测量装置测定断后伸长量Lu- Lo,并精确到?。
2) 断面收缩率的测定
将试样断裂部分仔细地配接在一起,使其轴线处于同一直线上。断裂后最小横截面积的测定应准确到?2%。原始横截面积与断后最小横截面积之差除以原始横截面积的百分率得到断面收缩率,按下式计算:
Z?So???100%=?100%?%?56%
式中:So—平行长度部分的原始横截面积;Su—断后最小横截面积
3) 抗拉强度的测定
对于呈现明显屈服现象的金属材料,从记录的力-位移图,读取屈服阶段之后的最大力。最大力除以原始横截面积得到抗拉强度。
??FMAX???10?3?????2??2??105Pa?6Pa
4) 屈服强度的测定
对有明显屈服现象的材料,应测定其上、下屈服强度。上、下屈服强度的判定采用以下基本原则:
i. 屈服前的第一个峰值应力为上屈服强度,不管其后的峰值应力比它大或者比它小。
ii. 屈服阶段中如果呈现两个或两个以上的谷值应力,舍去第一个谷值应力不计,取谷值应力中最小者判为下屈服强度。
iii. 屈服阶段中呈现屈服平台,平台应力判为下屈服强度;如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台,判第一个平台应力为下屈服强度。
iv. 正确的判定结果应该是下屈服强度低于上屈服强度。
试验时记录力-位移曲线,从曲线图读取力首次下降前的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力,将它们分别除以试样原始横截面积得到上屈服强度和下屈服强度。上屈服强度:
??FMAX???10?3?????2??2??105Pa?6Pa
下屈服强度:
??Fp
S0???10??2???32??2MPa???
(3)试验结果数值的修约
1) 强度性能值修约至1MPa。
2) %,%。
3) 断面收缩率修约至1%。
(二)金属材料冲击试验方法 GB/T 229-2007
(1)原理
将规定几何形状的缺口试样置于试验机两支座之间,缺口背向打击面放置,用摆锤一次打击试样,测定试样的吸收能量。
(2)一般要求
标准尺寸冲击试样长度为55mm,横截面为10mm×10mm方形截面。在试样长度中间有V型或U型缺口,V型缺口应有45°夹角,其深度为2mm,。U型缺口深度应为2mm或5mm(除非另有规定),底部曲率半径为1mm。
(3)冲击性能的测定
1) 冲击性能
旧标准中经常用冲击吸收功和冲击韧度来表示材料冲击性能。冲击吸收功Ak