工程材料及熱加工工藝基礎(chǔ)課件(編輯修改稿)
2025-03-22 16:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 測(cè)試壓頭為硬質(zhì)合金時(shí)，可測(cè)試布氏硬度為450~650的材料，以 HBW表示 )(22 dDDDPHB??? ? 120HBS10/1000/30表示直徑為 10mm的鋼球在 1000kgf（ ）載荷作用下保持 30s測(cè)得的布氏硬度值為 120。 ?在測(cè)定材料的布氏硬度時(shí)，應(yīng)根據(jù)材料的種類和試樣的厚度，選擇球體材質(zhì)、球體直徑 D、施加栽荷 P和載荷保持時(shí)間等 布氏硬度的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量誤差小，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。 適于測(cè)量退火、正火、調(diào)質(zhì)鋼 , 鑄鐵及有色金屬的硬度。 材料的 ?b與 HB之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系： 對(duì)于低碳鋼 : ?b(MPa)≈ 對(duì)于高碳鋼： ?b(MPa)≈ 對(duì)于鑄鐵： ?b(MPa)≈1HB 或 ?b(MPa)≈ (HB 40) HB ? b(MPa) 鋼 黃銅 球墨鑄鐵 洛氏硬度 HR 原理：洛氏硬度試驗(yàn)是用特殊的壓頭（ 金剛石壓頭或鋼球壓頭 ）在先后施加的兩個(gè)載荷（預(yù)載荷和總載荷）的作用下壓入金屬表面來進(jìn)行的。 總載荷 P為預(yù)載荷 P0和主要載荷 P1之和，即 P= P0+ P1 洛氏硬度值是 施加總載荷 P并卸除主載荷 P1引起的殘余壓入深度 .該值用來表示被測(cè)材料硬度的高低。 HR=k(h1h0)/ 優(yōu)點(diǎn)： 操作簡(jiǎn)便，壓痕小，適用范圍廣。 缺點(diǎn)： 測(cè)量結(jié)果分散度大。 圖 14 洛氏硬度試驗(yàn)示意圖 a)HR(A、 C、 D)標(biāo)尺 b)HRB標(biāo)尺 鋼球壓頭與金剛石壓頭 維氏硬度 HV ? 維氏硬度的測(cè)量原理與布氏硬度相同，不同點(diǎn)是壓頭為一相對(duì)面夾角為 136176。金剛石正四方棱錐體，所加負(fù)荷為 5~120kgf（ ~） ? 它所測(cè)定的硬度值比布氏、洛氏硬度精確，壓入深度淺，適于測(cè)定經(jīng)表面處理零件的表面層的硬度，改變負(fù)荷可測(cè)定從極軟到極硬的各種材料的硬度，但測(cè)定過程比較麻煩。 ? 在用規(guī)定的壓力 P將金剛石壓頭壓入被測(cè)試件表面并保持一定時(shí)間后卸去載荷，測(cè)量壓痕投影的兩對(duì)角線的平均長(zhǎng)度 d，據(jù)此計(jì)算出壓痕的表面積 S，最后求出壓痕表面積上平均壓力（ P/S），以此作為被測(cè)材料的維氏硬度值。 壓痕 ? 維氏硬度用符號(hào) HV表示，符號(hào)前的數(shù)字為硬度值，后面的數(shù)字按順序分別表示載荷值及載荷保持時(shí)間。 ? 根據(jù)載荷范圍不同，規(guī)定了三種測(cè)定方法 —維氏硬度試驗(yàn) 、小負(fù)荷維氏硬度試驗(yàn)、顯微維氏硬度試驗(yàn)。 ? 維氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的優(yōu)點(diǎn)。 小負(fù)荷維氏硬度計(jì) 顯微維氏硬度計(jì) 三、沖擊韌性 ? 是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。 ? 指標(biāo)為沖擊韌性值 ak(通過沖擊實(shí)驗(yàn)測(cè)得 )。 韌脆轉(zhuǎn)變溫度 韌 ? 材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內(nèi)沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉(zhuǎn)變。發(fā)生韌脆轉(zhuǎn)變的溫度范圍稱韌脆轉(zhuǎn)變溫度。材料的使用溫度應(yīng)高于韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 體心立方金屬具有韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬?zèng)]有。 斷裂（ fracture） 韌性斷裂 （ Ductile fracture） 斷裂前發(fā)生明顯的宏觀塑性變形，斷口為杯形，暗灰纖維狀 脆性斷裂 （ brittle fracture） : ： 斷裂前不發(fā)生塑性變形，斷口平齊，由無數(shù)發(fā)亮的小平面組成 a 軟金屬、聚合物 b 低碳鋼 c 鑄鐵、陶瓷、玻璃 Ductile fracture Brittle fracture The RMS Titanic leaves port in the 1998 movie Titanic. Wreck of Titanic 現(xiàn)代造船用鋼（左）與 TITANIC號(hào)殘骸上的鋼（右）沖擊韌性試樣 modern steel and Titanic steel 四、 斷裂韌性 工作應(yīng)力 ? ?[?] = ?s /k k 為安全系數(shù) 要求材料具有足夠的 d y,指標(biāo)和韌性 A k 傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法： 不能保證不發(fā)生低應(yīng)力下的脆斷??！ 斷裂韌度 KIc : 材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的能力，單位是 MPa?m1/2 裂紋尖端強(qiáng)度場(chǎng)因子 KI= Y ? a1/2 Y 是裂紋的幾何形狀因子 值為 1~2 ?是零件的工作應(yīng)力 a 是裂紋的半長(zhǎng)度 ? 2a 反映材料抵抗脆性斷裂能力的性能指標(biāo) 前面所述的力學(xué)性能，都是假定材料內(nèi)部是完整、連續(xù)的，但是實(shí)際上，內(nèi)部不可避免的存在各種缺陷（夾雜、氣孔等）， 由于缺陷的存在，使材料內(nèi)部不連續(xù)，這可看成材料的裂紋，在裂紋尖端前沿有應(yīng)力集中產(chǎn)生，形成一個(gè)裂紋尖端應(yīng)力場(chǎng) 斷裂微觀機(jī)制 necking microvoid small cavitites coalesce to cracks cracks prop
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