力學性能檢驗

力學性能檢驗

通過不同的力學試驗測定金屬材料的各種力學性能判據。金屬在力作用下所顯示的同彈性和非彈性相關的及同應力一應變相關的性能都屬於金屬力學性能。在研製和發展新材料、改進材料質量、金屬製件的設計和使用等過程中,力學性能是最重要的性能指標,是金屬塑性加工產品性能檢驗中不可缺少的檢驗項目。力學性能試驗一般有拉伸試驗、扭轉試驗、壓縮試驗、衝擊試驗、硬度試驗、應力鬆弛試驗、疲勞試驗等。應力鬆弛試驗和疲勞試驗不屬於材料的常規力學性能檢驗。

拉伸試驗,衝擊試驗,扭轉試驗,壓縮試驗,硬度試驗,應力鬆弛,疲勞試驗,

拉伸試驗

拉伸試驗機上用靜拉伸力對試樣進行軸向拉伸,以測量力和相應的伸長(一般拉至斷裂),測定其相應的力學性能的試驗。拉伸試驗是力學性能試驗中最基本的經典試驗方法。通過拉伸試驗可以得到材料的正彈性模量E、比例極限σp、屈服點σs、屈服強度σ0.2、抗拉強度σb、延伸率δ及斷面收縮率φ等數據。拉伸試驗的方法和所用試樣的尺寸及切取部位都有嚴格的標準規定。拉伸試驗絕大多數在常溫下進行,只有對在高溫下使用的鋼材要作高溫拉伸性能試驗,試驗溫度為620℃。

衝擊試驗

是一種動態力學試驗。把一定形狀的試樣用拉、扭或彎曲的方法使之迅速斷裂,測定使之斷裂所需要的功Ak,稱為衝擊功。一般認為衝擊試驗是檢驗材料韌性的,所以也叫做衝擊韌性試驗。衝擊功值也稱為衝擊韌性值,單位用焦耳(J)表示。根據試樣的形狀和斷裂的方法,試驗大致可分為拉力衝擊、扭轉衝擊和彎曲衝擊3種類型。各種試驗方法所用的試樣又都有有缺口與無缺口之分。加缺口是為了改變試樣斷裂時的應力分布。常用的試驗方法是彎曲衝擊試驗。彎曲衝擊試驗可分為肱梁式(即夾緊試樣一端而衝擊另一端,稱艾氏衝擊)和橫樑式(即簡支梁式,試樣不夾緊)。試樣按缺口形狀分有V形、U形和鑰孔形3種。橫樑式衝擊試驗可在不同溫度下進行,是套用最廣泛的一種衝擊試驗方法。 鍋爐用鋼板、船用鋼板、冷沖用鋼板等在冷加工變形後或焊接後的使用中會發生應變時效。在高溫條件下工作時更為明顯。按規定必須對其中某些鋼種進行應變時效衝擊檢驗。

扭轉試驗

對試樣兩端施以靜扭矩(一般扭至斷裂),測量扭矩和相應的扭角,及其相應的力學性能指標,如切變模量、上屈服點、下屈服點、抗扭強度等。此項試驗作起來比較麻煩,用於傳動軸用鋼材和鋼絲的性能檢驗。

壓縮試驗

測定材料在靜壓力作用下應力一應變關係的方法。脆性材料在壓力作用下的應力一應變關係不遵守虎克定律,壓碎時單位面積上的力即為抗壓強度。管環壓縮時,根據管環尺寸和管環壓壞時的載荷,算出管環的抗彎強度。

硬度試驗

在規定的試驗力下將壓頭壓入材料表面,用壓痕深度或壓痕表面積大小評定其硬度的試驗方法。根據壓頭形狀,硬度試驗分為布氏硬度試驗、洛氏硬度試驗、維氏硬度試驗、肖氏硬度試驗等。硬度試驗方法簡單易行,在某些情況下甚至可以看作是無損檢驗,在試樣很小時還可以在一定程度上代表其他力學性能試驗,得到有價值的參考數據。

應力鬆弛

在規定溫度下,保持試樣初始變形或位移恆定,測定試樣上應力隨時間而變化的關係。應力鬆弛試驗分有拉伸應力鬆弛試驗和彎曲應力鬆弛試驗。前者用於棒、線材產品的檢驗,後者用於管材產品的檢驗,如預應力混凝土用的熱處理鋼筋、鋼絲繩等。

疲勞試驗

金屬試樣在一定的條件下承受某一類循環應力的恆負荷幅,測定試樣的疲勞強度、疲勞極限或疲勞壽命的試驗方法。疲勞試驗在專門的疲勞試驗機上進行。疲勞試驗根據試樣受力方式之不同,可分為彎曲疲勞試驗、軸向(拉或壓)疲勞試驗、扭轉疲勞試驗和複合疲勞試驗,其中最常用的是軸向疲勞試驗。疲勞試驗按其溫度、介質和接觸情況不同又可分為一般疲勞試驗(在空氣中)、腐蝕疲勞試驗、常溫疲勞試驗、高溫疲勞試驗、滾動接觸疲勞試驗等。疲勞試驗用於航空材料、軸承材料、海洋船舶材料、石油化工材料等的性能研究和檢驗。

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