材料力学性能.docx

1、材料力学性能实验报告学校学院专业指导老师：XXXXXX专业：XXXXXXX 姓名： XXXXX学号：XXXXXXXX实验一、硬度试验一、 实验目的1、 了解硬度的基本原理及应用范围。2、 了解布氏和洛氏硬度试验机的主要结构及操作方法。二、 概述金属的硬度，是金属材料抵抗局部变形，特别是抵抗塑性变形、压痕或划痕的能力，同时也是衡量金属软硬程度的判据。测定金属材料的硬度能够给出其软硬程度的数量概念。由于金属表面一下不同深度所承受的应力和所产生的变形能力都不同，因此硬度值可以综合地反映压痕附近局部体积内金属的弹性、微量塑变抗力以及大量形变抗力。硬度测定方法很多，一般采用压入法来测定硬度。压入法又可分

2、为以布氏硬度、洛氏硬度、肖氏硬度、维氏硬度、显微维氏硬度等表示的几种方法。压入法硬度试验的主要特点是：（1） 试验时应力最小，因此无论是塑性材料还是脆性材料均能产生塑形形变；（2） 金属的硬度与强度指标之间存在如下近似关系：b =KHB式中 b 材料的抗拉强度；HB 布氏硬度；K 系数。退火状态的碳素钢，其 K=0.34-0.36;合金调制钢，其 K=0.33-0.35.（3） 材料的硬度与其耐磨性、疲劳强度等性能均有一定关系。通常，硬度越高，这些性能越好；（4） 测定金属的硬度时，由于其局部的体积内仅产生很小的压痕，并不影响零件使用，所以这种检验方法适用于成品检验。洛氏硬度1、 基本原理洛氏

3、硬度是根据压痕凹陷深度进行计算而加以确定的。测试金属的洛氏硬度，将一定形状和尺寸的压头压入所测的金属中，按压出的压痕深度来确定所试验金属的硬度。一般只测定布氏硬度高于 450 的各种金属的洛氏硬度。通常，用顶角为 120的金刚石圆锥及直径为 1.588mm（ 1/16 英寸）的淬火钢球作为压头，相应地加上 1471.1N（ 150kgf） 、980.7N（100kgf ） 、588.4N（60kgf ）负荷对试样进行试验。金刚石圆锥压头用以测试较硬的材料，而钢球压头则用以测试较软的材料。测试时，分别在初负荷 P0 及总负荷的作用下，将压头（金刚石圆锥体和钢球）压入试样表面，然后卸去主负荷 P1

4、，在初负荷下测量压痕深度。压入深度一般与硬度成反比。压入深度由指示表（百分表）直接示出。测试洛氏硬度时，压头压入试样的过程如图所示。施加 98.1N（10kgf ）预负荷时，压头处在试样表面下一定距离 h0 的基线位置，而施加全部负荷时则压头处在 h0+h1 位置。卸去主负荷后（仍施加预负荷） ，因试样恢复弹性，压头便回到 h0+e 位置。设试样恢复弹性后，压痕直径为 h，在初负荷作用下压头压入试样表面深度为 h0，则可按照下式计算试样的硬度。总负荷为 1471.1N（150kgf） ，用金刚石压头（HRC）测试时HRC=100-(h-h0)0.0022、测试步骤1）卸试验力：确保试验力杠杆手

5、柄处在“卸试验力”的部位；2）放试块：将试块光滑未经过实验的部位对准金刚石圆锥头放置，按照一定方向升实验台至试块与金刚石圆锥头恰好接触（无冲击接触） ；3）加初负荷：转动实验台升降轮轴，使表中小指针由黑色标记点指向红色标记点（大指针大约转动三圈） ，转动指针盘，使大指针对准黑色 C 处；4）加试验力：缓慢压动试验力杠杆手柄，加试验力，等待 10 S 以上，缓慢拉动手柄卸载试验力；5）读数、降台：在表盘中读出硬度值 HRC 示数，缓慢旋转升降台，拿出试块，完成试验。3、数据处理试样材料 压头 载荷（kgf ） 硬度值（HRC ）试样 1 金刚石圆锥压头 150 90.04、测试注意事项（1）试验

6、应在 1085温度范围内进行；（2）试样表面应平整光洁，不得有氧化皮或油污以及明显的加工痕迹；（3）试样厚度应不小于压入深度的 10 倍；（4）两相邻压痕之间距离及压痕离试样边缘均不得小于 8mm；（5）在测试过程中，试验仪器不得受到任何冲击和震动。实验二、冲击试验一、试验目的测定钢材及铸铁的冲击韧性，观察破坏情况，并进行比较。二、原理及试验1、试验原理冲击载荷是以很大的速度作用于物体的载荷，速度很高，作用时间很短，被冲击物体的表面常常因局部载荷而造成局部变形和断裂。对于承受冲击载荷的金属材料，仅具有足够的强度是不够的，还必须具有相当大的冲击韧性。所谓冲击韧性就是材料抵抗冲击载荷的能力。冲击韧

7、性越高，表示材料抵抗冲击的能力越好，另外，冲击韧性还能十分灵敏地发现材料内部缺陷、晶粒大小以及多相组织在合金内部的影响。而这些因素的影响用静载荷试验是很难发现的。因此，冲击韧性是材料重要指标之一。为了确定材料的冲击韧性，需进行冲击试验。目前使用最普遍的是一次摆锤弯曲冲击试验。具有一定位能的重锤释放，将试样冲断。击断试样所做的功 Ak 除以试样面积 F0，所得的商称为冲击韧性，以符号 ak 表示，ak= =AkF0 G(h1-h0)F0式中：G重锤重量；h1重锤举起的高度；h2冲断试样后摆锤回升的高度.在冲击试验中 Ak 可以直接从刻度盘上读出，代入上式即可求得 ak 值。2、试验过程（一） 冲

8、击试样冲击试样的种类很多，常用的是夏比 U 型试样和夏比 V 型试样。（二） 冲击试验1) 将控制杆放在“预备”位置，压住弹钮；2) 拉起摆锤，将试样缺口背对摆锤，放置在槽口中间位置，尽量使缺口对准摆锤锥形端，抬起摆锤至产生“哒”声可固定住为止；3) 将表盘指针推动至指针读数盘零点处，将杆推动至“冲击”位置，待摆锤下落砸断试样后，将杆推动至“制动”位，压住弹钮，使摆锤制动住；4) 在表盘示数稳定后，读出读数（单位为焦耳） 。三、数据及处理表盘读数为 24.0J，换算成消耗功为：A=24.0/9.8=2.449(kgfm)缺口处横截面积试样编号长（cm） 宽（cm） 面积（cm 2）破坏试样所消耗的功A(kgfm)冲击韧性ak(kgfm/cm2)1 0.95 0.80 0.76 2.449 3.22四、注意事项1、测量试样刻槽部位的尺寸；2、将摆锤固定在冲击位置上；3、将试样对准冲击中心，并将其置于支撑板上；4、冲击完毕后，出现下列情况之一者，实验结果作废：试样侧面折断处与加工刀痕或磨痕部位重合；试样折断时，发现层裂或者淬火裂痕；操作中出现误差。