Dragstestet av styrka används huvudsakligen för att bestämma metallmaterialets förmåga att motstå skador under sträckningsprocessen och är en av de viktiga indikatorerna för att utvärdera materialens mekaniska egenskaper.
1. Dragtest
Dragtestet är baserat på de grundläggande principerna för materialmekanik. Genom att applicera en dragbelastning på materialprovet under vissa förhållanden orsakar det drag deformation tills provet bryts. Under testet registreras deformationen av det experimentella provet under olika belastningar och den maximala belastningen när provet bryts för att beräkna utbytesstyrkan, draghållfastheten och andra prestandamaterial för materialet.
Stress σ = f/a
σ är draghållfastheten (MPA)
F är dragbelastningen (N)
A är provets tvärsnittsarea
2. Dragkurva
Analys av flera steg i sträckningsprocessen:
a. I OP -steget med en liten belastning är förlängningen i en linjär relation med lasten, och FP är den maximala belastningen för att upprätthålla den raka linjen.
b. Efter att lasten överskrider FP börjar dragkurvan ta en icke-linjär relation. Provet kommer in i det initiala deformationssteget, och lasten avlägsnas och provet kan återgå till sitt ursprungliga tillstånd och elastiskt deformeras.
c. När belastningen överskrider Fe avlägsnas belastningen, en del av deformationen återställs och en del av den återstående deformationen bibehålls, vilket kallas plastisk deformation. FE kallas den elastiska gränsen.
d. När lasten ökar ytterligare visar dragkurvan sågtanden. När lasten inte ökar eller minskar kallas fenomenet kontinuerlig förlängning av det experimentella provet avkastning. Efter avkastning börjar provet genomgå uppenbar plastisk deformation.
e. Efter avkastning visar provet en ökning av deformationsmotståndet, arbetshärdningen och deformationsförstärkning. När lasten når FB krymper samma del av provet kraftigt. FB är styrkagränsen.
f. Krympningsfenomenet leder till en minskning av provet. När lasten når FK bryter provet. Detta kallas frakturbelastningen.
Avkastningsstyrka
Utbytesstyrka är det maximala spänningsvärde som ett metallmaterial tål från början av plastisk deformation till fullständig sprick när den utsätts för yttre kraft. Detta värde markerar den kritiska punkten där materialet övergår från det elastiska deformationssteget till plastdeformationssteget.
Klassificering
Övre avkastningsstyrka: avser provets maximala spänning innan kraften sjunker för första gången när avkastningen inträffar.
Lägre avkastningsstyrka: hänvisar till minsta stress i avkastningssteget när den initiala övergående effekten ignoreras. Eftersom värdet på den lägre avkastningspunkten är relativt stabilt används det vanligtvis som en indikator på materialmotstånd, kallad avkastningspunkt eller avkastningsstyrka.
Beräkningsformel
För övre avkastningsstyrka: R = F / Sₒ, där F är den maximala kraften innan kraften sjunker för första gången i avkastningssteget, och Sₒ är det ursprungliga tvärsnittsarea för provet.
För lägre avkastningsstyrka: r = f / sₒ, där f är den minsta kraften f som ignorerar den initiala övergående effekten, och Sₒ är det ursprungliga tvärsnittsområdet för provet.
Enhet
Enhetens avkastningsstyrka är vanligtvis MPA (Megapascal) eller N/Mm² (Newton per kvadratmillimeter).
Exempel
Ta lågkolstål som exempel, dess avkastningsgräns är vanligtvis 207MPa. När den utsätts för en yttre kraft som är större än denna gräns kommer lågkolstål att producera permanent deformation och kan inte återställas; När den utsätts för en yttre kraft mindre än denna gräns kan lågkolstål återgå till sitt ursprungliga tillstånd.
Utbytesstyrka är en av de viktiga indikatorerna för att utvärdera de mekaniska egenskaperna hos metallmaterial. Det återspeglar materialets förmåga att motstå plastisk deformation när den utsätts för yttre krafter.
Dragstyrka
Draghållfasthet är förmågan hos ett material att motstå skador under dragbelastning, vilket specifikt uttrycks som det maximala spänningsvärde som materialet kan motstå under dragprocessen. När dragspänningen på materialet överskrider dess draghållfasthet kommer materialet att genomgå plastisk deformation eller sprickor.
Beräkningsformel
Beräkningsformeln för draghållfasthet (σt) är:
σt = f / a
Där F är den maximala dragkraften (Newton, N) som provet kan motstå innan de bryts, och A är det ursprungliga tvärsnittsområdet för provet (kvadratmillimeter, MM²).
Enhet
Enhet av draghållfasthet är vanligtvis MPA (megapascal) eller N/mm² (Newton per kvadratmillimeter). 1 MPa är lika med 1 000 000 Newtons per kvadratmeter, vilket också är lika med 1 N/mm².
Påverkande faktorer
Draghållfasthet påverkas av många faktorer, inklusive den kemiska sammansättningen, mikrostruktur, värmebehandlingsprocess, bearbetningsmetod etc. Olika material har olika draghållfastheter, så i praktiska tillämpningar är det nödvändigt att välja lämpliga material baserade på de mekaniska egenskaperna hos material.
Praktisk tillämpning
Draghållfasthet är en mycket viktig parameter inom materialvetenskap och teknik och används ofta för att utvärdera de mekaniska egenskaperna hos material. När det gäller strukturell design, materialval, säkerhetsbedömning etc. är draghållfasthet en faktor som måste beaktas. Till exempel, inom konstruktionsteknik är draghållfastheten hos stål en viktig faktor för att bestämma om det tål belastningar; Inom flygplatsen är draghållfastheten hos lättvikt och höghållfast material nyckeln till att säkerställa flygplanens säkerhet.
Trötthetsstyrka:
Metalltrötthet avser processen där material och komponenter gradvis ger lokal permanent kumulativ skada på en eller flera platser under cyklisk stress eller cyklisk belastning, och sprickor eller plötsliga fullständiga frakturer uppstår efter ett visst antal cykler.
Drag
Suddhet i tid: Metalltrötthetsfel förekommer ofta plötsligt på kort tid utan uppenbara tecken.
Lokalitet på position: Trötthetsfel förekommer vanligtvis i lokala områden där stress koncentreras.
Känslighet för miljö och defekter: Metalltrötthet är mycket känslig för miljön och små defekter i materialet, vilket kan påskynda trötthetsprocessen.
Påverkande faktorer
Stressamplitud: Stressens storlek påverkar direkt metallens trötthetsliv.
Genomsnittlig stressstorlek: Ju större genomsnittlig stress, desto kortare trötthetslivslängden för metallen.
Antal cykler: Ju fler gånger metallen är under cyklisk stress eller belastning, desto allvarligare ackumulering av trötthetsskada.
Förebyggande åtgärder
Optimera materialval: Välj material med högre trötthetsgränser.
Minska stresskoncentration: Minska spänningskoncentrationen genom strukturell design eller bearbetningsmetoder, såsom användning av rundade hörnövergångar, ökande tvärsnittsdimensioner etc.
Ytbehandling: Polering, sprutning etc. på metallytan för att minska ytfel och förbättra trötthetsstyrkan.
Inspektion och underhåll: Kontrollera regelbundet metallkomponenter för att snabbt upptäcka och reparera defekter som sprickor; Håll delar som är benägna till trötthet, såsom att ersätta slitna delar och förstärka svaga länkar.
Metalltrötthet är ett vanligt metallfelläge, som kännetecknas av plötslighet, lokalitet och känslighet för miljön. Stressamplitud, genomsnittlig stressstorlek och antal cykler är de viktigaste faktorerna som påverkar metalltrötthet.
SN -kurva: beskriver trötthetslivslängden för material under olika stressnivåer, där S representerar stress och N representerar antalet stresscykler.
Trötthetsstyrka Koefficient Formel:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Där (kA) är lastfaktorn, (kb) är storleksfaktorn, (kc) är temperaturfaktorn, (kd) är ytkvalitetsfaktorn, och (ke) är tillförlitlighetsfaktorn.
SN -kurva Matematiskt uttryck:
(\ sigma^m n = c)
Där (\ sigma) är stress, n är antalet stresscykler och m och c är materialkonstanter.
Beräkningssteg
Bestäm materialkonstanter:
Bestäm värdena på M och C genom experiment eller genom att hänvisa till relevant litteratur.
Bestäm stresskoncentrationsfaktorn: Tänk på den faktiska formen och storleken på delen, såväl som spänningskoncentrationen orsakad av filéer, nycklar etc. för att bestämma spänningskoncentrationsfaktorn K. Beräkna trötthetsstyrka: Enligt SN -kurvan och spänningen Koncentrationsfaktor, i kombination med designens livslängd och arbetsstressnivå, beräknar trötthetsstyrkan.
2. Plastisitet:
Plasticitet hänvisar till egenskapen hos ett material som, när den utsätts för yttre kraft, producerar permanent deformation utan att bryta när den yttre kraften överskrider dess elastiska gräns. Denna deformation är irreversibel och materialet kommer inte att återgå till sin ursprungliga form även om den yttre kraften tas bort.
Plasticitetsindex och dess beräkningsformel
Töjning (5)
Definition: Förlängning är procentandelen av den totala deformationen av mätsektionen efter att provet är dragbrott till den ursprungliga mätlängden.
Formel: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Där L0 är provets ursprungliga mätlängd;
L1 är mätlängden efter att provet har brutits.
Segmentreduktion (ψ)
Definition: Den segmentella reduktionen är procentandelen av den maximala reduktionen i tvärsnittsområdet vid halspunkten efter att provet har brutits till det ursprungliga tvärsnittsområdet.
Formel: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Där F0 är det ursprungliga tvärsnittsområdet i provet;
F1 är tvärsnittsområdet vid halspunkten efter att provet har brutits.
3. Hårdhet
Metallhårdhet är ett mekaniskt egenskapsindex för att mäta hårdheten hos metallmaterial. Det indikerar förmågan att motstå deformation i den lokala volymen på metallytan.
Klassificering och representation av metallhårdhet
Metallhårdhet har en mängd olika klassificerings- och representationsmetoder enligt olika testmetoder. Inkludera främst följande:
Brinell -hårdhet (HB):
Tillämpningsomfång: Används vanligtvis när materialet är mjukare, såsom icke-järnmetaller, stål före värmebehandling eller efter glödgning.
Testprincip: Med en viss storlek på testbelastningen pressas en härdad stålkula eller karbidkula med en viss diameter in i ytan på metallen som ska testas, och belastningen lossas efter en viss tid, och indragningens diameter På ytan som ska testas mäts.
Beräkningsformel: Brinell -hårdhetsvärdet är kvoten som erhålls genom att dela belastningen med den sfäriska ytan på intryck.
Rockwell Hardness (HR):
Tillämpningsomfång: Används vanligtvis för material med högre hårdhet, såsom hårdhet efter värmebehandling.
Testprincip: Liknar Brinell -hårdhet, men med olika sonder (diamant) och olika beräkningsmetoder.
Typer: Beroende på applikationen finns det HRC (för material med hög hårdhet), HRA, HRB och andra typer.
Vickers Hardness (HV):
Tillämpningsomfång: Lämplig för mikroskopanalys.
Testprincip: Tryck på materialytan med en belastning på mindre än 120 kg och en diamantkvadratkonekrets med en toppvinkel på 136 ° och dela ytan på materialindragningsgropen med lastvärdet för att få Vickers hårdhetsvärde.
Leeb Hardness (HL):
Funktioner: Bärbar hårdhetstestare, lätt att mäta.
Testprincip: Använd avvisningen som genereras av slagkulhuvudet efter att ha påverkat hårdhetsytan och beräkna hårdheten med förhållandet mellan rebound -hastigheten på stansen vid 1 mm från provytan till slaghastigheten.
Posttid: Sep-25-2024
