金屬工藝學,第1章(編輯修改稿)
2025-03-28 22:58 本頁面
【文章內容簡介】 測試壓頭為硬質合金時，可測試布氏硬度為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測得的布氏硬度值為 120。 ?在測定材料的布氏硬度時，應根據材料的種類和試樣的厚度，選擇球體材質、球體直徑 D、施加栽荷 P和載荷保持時間等 布氏硬度的優(yōu)點：測量誤差小，數(shù)據穩(wěn)定。 缺點：壓痕大，不能用于太薄件、成品件及比壓頭還硬的材料。 適于測量退火、正火、調質鋼 , 鑄鐵及有色金屬的硬度。 材料的 ?b與 HB之間的經驗關系： 對于低碳鋼 : ?b(MPa)≈ 對于高碳鋼： ?b(MPa)≈ 對于鑄鐵： ?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 ）在先后施加的兩個載荷（預載荷和總載荷）的作用下壓入金屬表面來進行的。 總載荷 P為預載荷 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 .該值用來表示被測材料硬度的高低。 HR=k(h1h0)/ 優(yōu)點： 操作簡便，壓痕小，適用范圍廣。 缺點： 測量結果分散度大。 圖 14 洛氏硬度試驗示意圖 a)HR(A、 C、 D)標尺 b)HRB標尺 鋼球壓頭與金剛石壓頭 維氏硬度 HV ? 維氏硬度的測量原理與布氏硬度相同，不同點是壓頭為一相對面夾角為 136176。金剛石正四方棱錐體，所加負荷為 5~120kgf（ ~） ? 它所測定的硬度值比布氏、洛氏硬度精確，壓入深度淺，適于測定經表面處理零件的表面層的硬度，改變負荷可測定從極軟到極硬的各種材料的硬度，但測定過程比較麻煩。 ? 在用規(guī)定的壓力 P將金剛石壓頭壓入被測試件表面并保持一定時間后卸去載荷，測量壓痕投影的兩對角線的平均長度 d，據此計算出壓痕的表面積 S，最后求出壓痕表面積上平均壓力（ P/S），以此作為被測材料的維氏硬度值。 壓痕 ? 維氏硬度用符號 HV表示，符號前的數(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間。 ? 根據載荷范圍不同，規(guī)定了三種測定方法 —維氏硬度試驗 、小負荷維氏硬度試驗、顯微維氏硬度試驗。 ? 維氏硬度保留了布氏硬度和 洛氏硬度的優(yōu)點。 小負荷維氏硬度計 顯微維氏硬度計 三、沖擊韌性 ? 是指材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。 ? 指標為沖擊韌性值 ak(通過沖擊實驗測得 )。 韌脆轉變溫度 韌 ? 材料的沖擊韌性隨溫度下降而下降。在某一溫度范圍內沖擊韌性值急劇下降的現(xiàn)象稱韌脆轉變。發(fā)生韌脆轉變的溫度范圍稱韌脆轉變溫度。材料的使用溫度應高于韌脆轉變溫度。 體心立方金屬具有韌脆轉變溫度，而大多數(shù)面心立方金屬沒有。 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 工作應力 ? ?[?] = ?s /k k 為安全系數(shù) 要求材料具有足夠的 d y,指標和韌性 A k 傳統(tǒng)的設計方法： 不能保證不發(fā)生低應力下的脆斷！！ 斷裂韌度 KIc : 材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴展的能力，單位是 MPa?m1/2 裂紋尖端強度場因子 KI= Y ? a1/2 Y 是裂紋的幾何形狀因子 值為 1~2 ?是零件的工作應力 a 是裂紋的半長度 ? 2a 反映材料抵抗脆性斷裂能力的性能指標 前面所述的力學性能，都是假定材料內部是完整、連續(xù)的，但是實際上，內部不可避免的存在各種缺陷（夾雜、氣孔等）， 由于缺陷的存在，使材料內部不連續(xù)，這可看成材料的裂紋，在裂紋尖端前沿有應力集中產生，形成一個裂紋尖端應力場 斷裂微觀機制 necking microvoid small cavitites coalesce to cracks cracks prop
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