材料力学性能第二章参考

《材料力学性能第二章参考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料力学性能第二章参考（114页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、Mechanical properties of materials1第二章第二章 材料在其他静载下的力学性材料在其他静载下的力学性能能2第二章第二章 材料在其他静载下的力学性能材料在其他静载下的力学性能本章的意义：材料在实际服役中的材料在实际服役中的受力形式受力形式和和受力受力状态状态十分复杂，单向拉伸得到的性能数十分复杂，单向拉伸得到的性能数据不能完全反映材料的变形、断裂等特据不能完全反映材料的变形、断裂等特点。为了充分揭示材料的力学行为和性点。为了充分揭示材料的力学行为和性能特点，常采用扭转、弯曲、压缩以及能特点，常采用扭转、弯曲、压缩以及带有台阶、孔洞、螺纹等与实际受力相带有台阶、孔洞

2、、螺纹等与实际受力相似的加载方式进行性能实验，为合理选似的加载方式进行性能实验，为合理选材和设计提供充分的实验依据。材和设计提供充分的实验依据。讲解：讲解：XX3第二章第二章 材料在其他静载下的力学性材料在其他静载下的力学性能能本章的内容：介绍扭转、弯曲、压缩以及带缺介绍扭转、弯曲、压缩以及带缺口试样的静拉伸以及材料硬度试验口试样的静拉伸以及材料硬度试验等试验方法的特点、应用范围及其等试验方法的特点、应用范围及其所测定的力学性能指标。所测定的力学性能指标。讲解：讲解：XX4第二章第二章 材料在其他静载下的力学性能材料在其他静载下的力学性能本章涉及到了实际受力状态，必须了解一些本章涉及到了实际受

3、力状态，必须了解一些物体在受力时应力状态分析的力学基础知识，物体在受力时应力状态分析的力学基础知识，因为力学性能是研究材料受力以后的行为，因为力学性能是研究材料受力以后的行为，首先要知道材料的首先要知道材料的受力状态受力状态已经不是简单的已经不是简单的一维一维应力状态（如单向拉伸），而应力状态（如单向拉伸），而要扩展到要扩展到二维、三维二维、三维。一些简单的。一些简单的公式、定律也要扩公式、定律也要扩展到二维、三维。展到二维、三维。讲解：讲解：XX5第第 一一 节节 应力状态软性系数应力状态软性系数 一、主应力概念 对于任意应力状态，总可以找到这样一对于任意应力状态，总可以找到这样一组互相垂直

4、的平面，在这组平面上，组互相垂直的平面，在这组平面上，只只有正应力有正应力，没有切应力，这样的平面叫，没有切应力，这样的平面叫主平面主平面，主平面上的应力叫，主平面上的应力叫主应力主应力。用用表示。表示。1 23讲解：讲解：XX6第第 一一 节节 应力状态软性系数应力状态软性系数根据这三个主应力，根据这三个主应力，按按最大最大切切应力应力理论（第三强度理论），可以计算理论（第三强度理论），可以计算最大切应力最大切应力按相当按相当最大最大正正应力应力理论（第二强度理论），可理论（第二强度理论），可以计算最大正应力以计算最大正应力为泊松比讲解：讲解：XX7第第 一一 节节 应力状态软性系数应力状态

5、软性系数二、应力状态软性系数二、应力状态软性系数 在三向应力状态下，最大切应力与最大正应力的比在三向应力状态下，最大切应力与最大正应力的比值称为应力状态软性系数，用值称为应力状态软性系数，用 表示。表示。 越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软，越大，最大切应力分量越大，表示应力状态越软，材料越易于产生塑性变形。反之，材料越易于产生塑性变形。反之， 越越小，表示应小，表示应力状态越硬力状态越硬 ，材料越容易产生脆性断裂。，材料越容易产生脆性断裂。 讲解：讲解：XX8第第 一一 节节 应力状态软性系数应力状态软性系数q不不同同的的加加载载方方式式下下材材料料具具有有不不同同的的应应力力状状态

6、态软软性性系系数数（v=0.25）讲解：讲解：XX9第第 一一 节节 应力状态软性系数应力状态软性系数加载方式软性系数备注单向拉伸0.5应力状态较硬，适用于塑性较好的材料三向等拉伸0应力状态最硬，材料最容易发生脆性断裂，用于揭示塑性材料的脆性倾向三向不等拉伸 0.1扭转0.8单向压缩2.0两向压缩1.0三向压缩应力状态最软，硬度实验属于此，适用于任何材料讲解：讲解：XX10第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能一压缩及其性能指标一压缩及其性能指标1压缩试验压缩试验通常为圆柱型或正方形。通常为圆柱型或正方形。试样端部的摩擦力会影响试验结果，试样端部的摩擦力会影响试验结果

7、，应设法减小。应设法减小。（两面必须光滑平整，并涂润滑油或（两面必须光滑平整，并涂润滑油或石墨粉进行润滑）石墨粉进行润滑）讲解：讲解：XX11第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能q压缩试验的特点及应用压缩试验的特点及应用1）单向压缩的应力状态软性系数为单向压缩的应力状态软性系数为2，适用于脆性，适用于脆性材料和低塑性材料。材料和低塑性材料。2）与拉伸试验区别载荷相反，载荷与拉伸试验区别载荷相反，载荷-变形曲线不同，变形曲线不同，塑性和断裂形态不同。塑性和断裂形态不同。3）多向压缩试验的应力状态软性系数多向压缩试验的应力状态软性系数2，此方法，此方法适用于脆性更大的材

8、料。还有服役条件为多向压适用于脆性更大的材料。还有服役条件为多向压缩的机件，如滚珠轴承也可采用多向压缩试验。缩的机件，如滚珠轴承也可采用多向压缩试验。讲解：讲解：XX12第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能n试验结果：试验结果：Fh曲线，如图所示曲线，如图所示材料的压缩曲线材料的压缩曲线1脆性材料脆性材料； 2塑性材料塑性材料金属GB/T7314-1987陶瓷GB/T8489-1987塑料GB/T1041-1992橡胶GB/T1684-1979讲解：讲解：XX13第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能q力学性能指标力学性能指标抗压强度抗压强

9、度 相对压缩率相对压缩率压缩塑性压缩塑性 相对断面扩展率相对断面扩展率 讲解：讲解：XX14第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能二、弯曲实验及其性能指标1 弯曲实验测定的力学性能指标弯曲实验测定的力学性能指标 方形方形(高高宽，宽，57.5mm,3040mm)矩形矩形(55mm，3030mm)圆形圆形(d=545mm)跨距跨距L为直径为直径d或高度或高度h的的16倍倍加载方式加载方式 四点弯曲加载四点弯曲加载三点弯曲加载三点弯曲加载弯曲试验的试样弯曲试验的试样金属GB/T14452-1993,陶瓷GB/T6569-1986,塑料GB/T9341-2000讲解：讲解：

10、XX15第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能a) 集中加载集中加载 b）等弯矩加载）等弯矩加载弯曲试样加载方法弯曲试样加载方法参见动画演示参见动画演示 讲解：讲解：XX16第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能q试验结果：试验结果：载荷载荷F与试样最大挠度与试样最大挠度fmax之间的关系图之间的关系图 典型的弯曲图典型的弯曲图（a）塑性材料塑性材料（b）中等塑性材料）中等塑性材料（c）脆性材料脆性材料讲解：讲解：XX17 测得的力学性能：测得的力学性能：1）弯曲应力（抗弯强度）弯曲应力（抗弯强度） M最大弯矩，最大弯矩，W抗弯截面系数。抗弯

11、截面系数。 三点弯曲试样：三点弯曲试样： （N.m） 四点弯曲试样：四点弯曲试样： （N.m） 直径为直径为d0的圆柱型试样：的圆柱型试样： （m3） 宽度为宽度为b，高度为，高度为h的矩型试样：的矩型试样： （m3）第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能讲解：讲解：XX18第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能2) 材料的塑性可用最大弯曲挠度材料的塑性可用最大弯曲挠度fmax（百分（百分表和挠度计直接读出）表示。表和挠度计直接读出）表示。 此外，从弯曲挠度曲线上还可得到此外，从弯曲挠度曲线上还可得到弯弯曲弹性模量曲弹性模量，规定，规定非比例

12、弯曲应力非比例弯曲应力，断裂断裂挠度挠度，断裂能量断裂能量等性能。等性能。讲解：讲解：XX19第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能对于矩形试样，弯曲模量对于矩形试样，弯曲模量b试样宽度试样宽度h试样高度试样高度L试样跨距试样跨距讲解：讲解：XX202 2 弯曲实验的特点及应用弯曲实验的特点及应用 1）弯曲加载时，受拉的一侧应力状态与静拉伸时基本相同，且不存在拉伸时试样偏斜对实验结果的影响 2）弯曲试验时，截面的应力分布也是表面最大，故可以灵敏地反映材料的表面缺陷，因此可以用来比较和评定材料表面处理层的质量。 3）对塑性材料，弯曲试验不能使之断裂，因此，塑性材料基本不

13、进行弯曲试验。 第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能讲解：讲解：XX21第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能 三、扭转及其性能指标1 1 扭转实验测定的力学性能指标扭转实验测定的力学性能指标 M （扭扭矩矩扭扭转转角角）曲曲线线是是扭扭转转试试验验得得到的第一手资料。到的第一手资料。 圆圆柱柱型型（直直径径d d0 0）扭扭转转试试样样在在扭扭转转实实验验时时的的表表面面受受力力状状态态。在在与与试试样样轴轴线线呈呈4545方方向向上上承承受受最最大大正正应应力力，在在与与试试样样轴轴线

14、线平平行行和垂直方向上承受最大切应力和垂直方向上承受最大切应力。讲解：讲解：XX22第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能扭转试验时材料的应力状态：切应力分布在纵向与横向两个垂直的截面内，而主应力1和3与纵轴成45，并在数值上等于切应力。1为拉应力，3为等值压应力，2=0。由此可知，当扭转沿着横截面断裂时为切断，而由最大正应力引起断裂时，断口呈螺旋状与纵轴成45。 讲解：讲解：XX23第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能第第第第二二二二节

15、节节节 扭扭扭扭扭扭转转转转转转、弯弯弯弯弯弯曲曲曲曲曲曲与与与与与与压压压压压压缩缩缩缩缩缩的的的的的的力力力力力力学学学学学学性性性性性性能能能能能能 扭转试样的宏观断口a）切断断口 b）正断断口 c）木纹状断口讲解：讲解：XX24第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能n木纹状断口：断裂面顺着试样轴线形成纵木纹状断口：断裂面顺着试样轴线形成纵向剥层或裂纹。这是因为金属中存在较多向剥层或裂纹。这是因为金属中存在较多的非金属夹杂物或偏析并在轧制过程中的非金属夹杂物或偏析并在轧制过程中使其沿轴向分布，降低了试样轴向切断

16、强使其沿轴向分布，降低了试样轴向切断强度造成的。度造成的。n因此，可以根据断口宏观特征来判断承受因此，可以根据断口宏观特征来判断承受扭矩而断裂的机件的性能。扭矩而断裂的机件的性能。讲解：讲解：XX25第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能q在扭转实验中，加给试样的在扭转实验中，加给试样的载荷为扭矩载荷为扭矩，（应，（应变为在试样标距变为在试样标距l l0 0上的两个截面间的相对扭转上的两个截面间的相对扭转角）。在扭转过程中，角）。在扭转过程中，x-yx-y记录仪的两个坐标记录仪的两个坐标分别记录下分别记录下扭距扭距M

17、 M和扭转角和扭转角 的变化过程。的变化过程。点击演示动画点击演示动画 d010mm，标距长度，标距长度l050或或100mm国标国标GB/T10128-1988讲解：讲解：XX26第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能退火低碳钢的扭转负荷变形图退火低碳钢的扭转负荷变形图讲解：讲解：XX27第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能l根根据据该该扭扭转转曲曲线线可可以以获获得得材材料料扭扭转转条条件件下下的的力学性能指标：力学性能指标： 扭转比例极限：扭转比例极限： 扭转屈服极限：扭转屈服极限：

18、 扭转强度极限：扭转强度极限： Ms为残余扭转切应变为0.3(相当于拉伸残余应变0.2)时的扭矩。真实扭转强度极限：W为试样截面系数讲解：讲解：XX28第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能a) 弹性变形阶段的切应力与切应变沿横截面的分布b) 弹塑性变形阶段的切应力与切应变的分布(a)(b)讲解：讲解：XX29第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能W为试样截面系数，实心圆柱试样为空心圆柱试样为切变模量：切变模量：d1为内径，d0为外径。讲解：讲解：XX30第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能q2 2 扭转实验的特点

19、及应用扭转实验的特点及应用 1) 1) 特特 点：点：1.扭转时应力状态软性系数为扭转时应力状态软性系数为0.80.8，拉伸时为脆性的金属，拉伸时为脆性的金属或陶瓷有可能产生塑性变形；或陶瓷有可能产生塑性变形；2.塑性变形始终均匀，尺寸基本不变，不会出现静拉伸时塑性变形始终均匀，尺寸基本不变，不会出现静拉伸时发生的缩颈现象，可精确测定易缩颈或高塑性材料的形发生的缩颈现象，可精确测定易缩颈或高塑性材料的形变能力和形变抗力；变能力和形变抗力；3.可从断口明显区分断裂方式（可从断口明显区分断裂方式（从试样的受力状态可知，从试样的受力状态可知，4545断口为正断，平行截面断口为切断断口为正断，平行截面

20、断口为切断）；）；4.应力分布为表面最大，心部最小。故此法对表面硬度及应力分布为表面最大，心部最小。故此法对表面硬度及表面缺陷的反应十分敏感。可用来研究表面强化工艺表面缺陷的反应十分敏感。可用来研究表面强化工艺。 讲解：讲解：XX31第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能 2) 扭转实验的实际应用扭转实验的实际应用 根据特点根据特点2，扭转实验的应用在多数情况下是研究材，扭转实验的应用在多数情况下是研究材料在料在大应变大应变范围时的力学行为，生产上的金属加工成范围时的力学行为，生产上的金属加工成型工艺正是在大的塑性变形情况下进行的，因此扭转型工艺正是在大的塑性变形情况

21、下进行的，因此扭转实验主要应用在实验主要应用在（1）用热扭转实验确定材料在用热扭转实验确定材料在热加工热加工（轧制、锻造、挤压）时的最佳温度（轧制、锻造、挤压）时的最佳温度；（2）对单相合对单相合金，用热扭转实验确定材料在金，用热扭转实验确定材料在高温时发生的动态恢复高温时发生的动态恢复和动态再结晶过程和动态再结晶过程；（3）对多相合金，对多相合金，用热扭转研究用热扭转研究不稳定组织的转变不稳定组织的转变，或者模拟某种热加工成形方式研，或者模拟某种热加工成形方式研究其组织特点。究其组织特点。 讲解：讲解：XX32讲解：讲解：XX33第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性

22、能拉伸、扭转、弯曲三种试验方法适用于哪些材料拉伸、扭转、弯曲三种试验方法适用于哪些材料或哪些工作条件下的构件？或哪些工作条件下的构件？q拉伸：拉伸：一般来说，适用于结构钢常温下的力学性一般来说，适用于结构钢常温下的力学性能测定。能测定。脆性材料为什么不能用拉伸？脆性材料为什么不能用拉伸？q扭转：扭转：结构材料的热变形性能。硬度大的材料结构材料的热变形性能。硬度大的材料（HRC5253）不宜进行扭转试验？）不宜进行扭转试验？试样两端有应力集中和表面缺陷，装夹试样时稍有不试样两端有应力集中和表面缺陷，装夹试样时稍有不对中，就会引起附加弯曲应力，这都会造成拉伸数据对中，就会引起附加弯曲应力，这都会造

23、成拉伸数据的散乱。的散乱。试样会脆断出现飞裂。试样会脆断出现飞裂。讲解：讲解：XX34第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能q弯曲：弯曲：工具钢常温下的力学性能。铸铁、硬质合金工具钢常温下的力学性能。铸铁、硬质合金和陶瓷（弯曲强度仍然较分散，应采用统计方法处和陶瓷（弯曲强度仍然较分散，应采用统计方法处理测量数据）的性能也常用此法。理测量数据）的性能也常用此法。q弯曲试验方法的应力状态介于拉伸和扭转试验方法弯曲试验方法的应力状态介于拉伸和扭转试验方法之间，常用于测定脆性材料的力学性能。之间，常用于测定脆性材料的力学性能。对高碳钒钢(T10V)进行弯曲和扭转试验，如图所示

24、如图所示。讲解：讲解：XX35原处理工艺是淬火+180回火，但在使用时常出现花键崩齿，杆部折断等现象讲解：讲解：XX36第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能 模拟实际服役条件，并提供材料的抗剪强模拟实际服役条件，并提供材料的抗剪强度数据作为设计的依据。（诸如铆钉、销度数据作为设计的依据。（诸如铆钉、销子之类的零件）子之类的零件）n单剪试验单剪试验n双剪试验双剪试验n冲孔式剪切试验冲孔式剪切试验四剪切及其性能指标四剪切及其性能指标讲解：讲解：XX37第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能o单剪试验单剪试验试件在单剪试验时试件在单剪试验时受力和

25、变形示意图受力和变形示意图抗剪强度：抗剪强度：Fb：最大载荷A0：试件的原始截面面积FF讲解：讲解：XX38第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能o双剪试验双剪试验抗剪强度：抗剪强度：试件在双剪试验时试件在双剪试验时受力和变形示意图受力和变形示意图FF/2F/2讲解：讲解：XX39第二节第二节压缩、弯曲与扭转的力学性能压缩、弯曲与扭转的力学性能o冲孔式剪切试验冲孔式剪切试验抗剪强度：抗剪强度：冲孔式剪切试验装置（测薄板的抗剪强度）d为冲孔直径；t为板料厚度。F讲解：讲解：XX40第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能一、缺口处的应力分布特点及缺口效应一

26、、缺口处的应力分布特点及缺口效应 缺口改变了应力状态，如：应力集中；由应力集缺口改变了应力状态，如：应力集中；由应力集中导致应变集中；形成双向或三向应力状态，导中导致应变集中；形成双向或三向应力状态，导致缺口附近屈服强度提高，塑性变形困难，使材致缺口附近屈服强度提高，塑性变形困难，使材料脆化料脆化；缺口附近的应变速率增高；缺口附近的应变速率增高。统称为缺口。统称为缺口效应，导致力学性能的改变。效应，导致力学性能的改变。键槽、油孔、台阶、螺纹讲解：讲解：XX41第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能1）薄）薄 板板 XYZ无缺口时无缺口时，整个截面上应，整个截面上应力均匀分布。力

27、均匀分布。应力集中和应变集中现象应力集中和应变集中现象1弹性状态下的应力分布弹性状态下的应力分布讲解：讲解：XX42第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能q有缺口时有缺口时，缺口处不能承受外力，这部分外力，缺口处不能承受外力，这部分外力由近缺口处材料来承担，因而缺口根部应力最由近缺口处材料来承担，因而缺口根部应力最大，离开缺口根部应力逐渐减小，一直到某一恒大，离开缺口根部应力逐渐减小，一直到某一恒定值。定值。（如图所示）（如图所示）讲解：讲解：XX43第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能n这用由于缺口造成的局部应力增大的现象称为这用由于缺口造成的局部应力增大的

28、现象称为应力应力集中集中。应力集中系数：应力集中系数：max为缺口根部缺口根部的最大应力,n为净截面上的名义应力。在弹性范围内，Kt的数值决定于缺口的几何形状与尺寸。对给定的缺口形状，可通过公式计算或有图表可查。机械工程手册机械工程手册对椭圆形缺口的薄板，K12a/b,ab为椭圆的长短轴。讲解：讲解：XX44第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能是怎样产生的？是怎样产生的？薄板缺口拉伸时弹性薄板缺口拉伸时弹性状态下的应力分布图状态下的应力分布图讲解：讲解：XX45第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能q会引起纵向伸长，必然引起横向收缩。由于会引起纵向伸长，必然引

29、起横向收缩。由于缺口使缺口使随随x发生变化，从大到小到恒定，引起发生变化，从大到小到恒定，引起的纵向伸长也由大到小，如果从缺口根部把薄的纵向伸长也由大到小，如果从缺口根部把薄板分成许多微元，微元的纵向伸长沿板分成许多微元，微元的纵向伸长沿x方向由大方向由大到小，这种变形不均匀使微元之间存在相互制到小，这种变形不均匀使微元之间存在相互制约在约在x方向产生内应力方向产生内应力。讲解：讲解：XX46第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能q 由于板很薄，由于板很薄，z向收缩变形不受限制，向收缩变形不受限制，薄板的这种受力状态称为平面应力状态：薄板的这种受力状态称为平面应力状态： 在在x

30、=0处的微元可自由伸长，处的微元可自由伸长，；在远离缺口；在远离缺口处处恒定，恒定，也为也为0，必有一极大值，在变形梯必有一极大值，在变形梯度较大的缺口附近处。所以缺口薄板受拉伸时，度较大的缺口附近处。所以缺口薄板受拉伸时，产生了双向应力。产生了双向应力。讲解：讲解：XX47第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能的大小在的大小在与与之间。之间。2 2）厚板）厚板 (板的厚度相对于缺口或裂纹深度足够大) 由于板很厚，在厚度方向上的变形受到约束由于板很厚，在厚度方向上的变形受到约束 ，产，产生生 ， 。 因为因为 ，根据胡克定律，根据胡克定律 厚板的这种受力状态称为厚板的这种受力状

31、态称为平面应变状态。平面应变状态。讲解：讲解：XX48第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能厚板缺口拉伸时，弹性状态下的应力分布图厚板缺口拉伸时，弹性状态下的应力分布图(a)沿沿x方向的应力分布方向的应力分布(b)沿沿z方向的应力分布方向的应力分布讲解：讲解：XX49第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能2 2 塑性状态下的应力分布塑性状态下的应力分布 当缺口根部发生塑性当缺口根部发生塑性变形后，变形后， ， ， 的最大值都不在根部，而的最大值都不在根部，而是移动到弹塑性变形的交是移动到弹塑性变形的交界处。界处。（如图所示）（如图所示）缺口根部发生塑性缺口根部发

32、生塑性变形的应力分布图变形的应力分布图（平面应变）（平面应变）讲解：讲解：XX50q根据屈雷斯加判据根据屈雷斯加判据 ，材料屈服的条件是，材料屈服的条件是 缺口根部缺口根部 ， ； 缺口内侧缺口内侧 ， 。 结果使材料塑性变形变得困难，结果使材料塑性变形变得困难，材料脆化材料脆化。第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能对塑性好的材料，缺口使材料的屈服强度或抗对塑性好的材料，缺口使材料的屈服强度或抗拉强度升高，但塑性降低，这种现象称之为拉强度升高，但塑性降低，这种现象称之为“缺口强化缺口强化”。讲解：讲解：XX51第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能缺口处应变速

33、率提高现象缺口处应变速率提高现象试验机夹头速率：试验机夹头速率：v = dl/dt试样应变速率：试样应变速率： = d/dt，d = dl/l = d/dt = dl/l/dt = dl/dt1/l = v/l如果光滑试样的工作长度如果光滑试样的工作长度l为为100mm，缺口附，缺口附近的工作长度近的工作长度l=1mm，缺口附近的应变速率，缺口附近的应变速率提提高了两个数量级。高了两个数量级。讲解：讲解：XX52第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能q缺口带来的危害（缺口效应）：缺口带来的危害（缺口效应）： 应力集中；应变集中；应变速率提高；引应力集中；应变集中；应变速率提高；

34、引起两向或三向应力状态，使塑变困难，材起两向或三向应力状态，使塑变困难，材料脆化。料脆化。 讲解：讲解：XX53第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能二、缺口试样的静拉伸和静弯曲性能二、缺口试样的静拉伸和静弯曲性能1 缺口试样的静拉伸缺口试样的静拉伸 与光滑试样拉伸时比较，缺口引起了加载的变与光滑试样拉伸时比较，缺口引起了加载的变化化-缺口效应缺口效应 不同材料缺口效应不同，不同材料缺口效应不同，为了比较各种材料的为了比较各种材料的缺口敏感程度缺口敏感程度，常进行缺口静拉伸试验。，常进行缺口静拉伸试验。 缺口静拉伸试验的目的，常用于评定高强度螺缺口静拉伸试验的目的，常用于评定高

35、强度螺栓等零件的性能。栓等零件的性能。讲解：讲解：XX54讲解：讲解：XX55第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能图中(a)、(b)分别表示用于缺口静拉伸试验的圆形截面试样和矩形截面试样。(c)表示代表缺口形状的3个主要参数主要参数：为缺口深度，为缺口角，为缺口曲率半径。讲解：讲解：XX56第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能讲解：讲解：XX57第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能 用缺口强度比用缺口强度比NSR（缺口拉伸强度比光滑试（缺口拉伸强度比光滑试样静拉伸强度）作为衡量静拉伸下缺口敏感样静拉伸强度）作为衡量静拉伸下缺口敏感度指标。度

36、指标。 NSR与缺口敏感性成反比：与缺口敏感性成反比：比值越大，缺口敏感性越小。比值越大，缺口敏感性越小。讲解：讲解：XX58第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能材料缺口敏感度影响因素材料缺口敏感度影响因素 材料缺口敏感性除与材料本身性能、应力状态材料缺口敏感性除与材料本身性能、应力状态(加载方式加载方式)有关外，还与缺口形状、尺寸、试验有关外，还与缺口形状、尺寸、试验温度有关。温度有关。讲解：讲解：XX59第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能q试验过程：试验过程：材料在进行缺口拉伸试验时，材料在进行缺口拉伸试验时，断裂情断裂情况有三种：况有三种：（1）材料

37、在制成缺口试样进行拉伸时，缺口根部只有弹性变形而失去了塑性变形能力，这时缺口截面上的应力分布如图中的曲线图中的曲线1所示。缺口试样变形时应力缺口试样变形时应力分布情况图分布情况图讲解：讲解：XX60第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能n脆断，脆断， 断口为放射状，拉伸曲线为直线；断口为放射状，拉伸曲线为直线；断口形貌如图图(a)所示。所示。讲解：讲解：XX61第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能 (2)在缺口根部可发生少量塑性变形，这时最大轴向应力max已不在缺口顶端的表面处，而是位于塑性变形区和弹性区的交界处，如图的曲线图的曲线2、3所示。缺口试样变形时应

38、力缺口试样变形时应力分布情况图分布情况图讲解：讲解：XX62第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能根部有微小塑性区，然后断裂，断口在缺口根根部有微小塑性区，然后断裂，断口在缺口根部有一圈塑性断口，中部为放射状，拉伸曲线部有一圈塑性断口，中部为放射状，拉伸曲线由直线开始改变，斜率微小下降；由直线开始改变，斜率微小下降；断口形貌如图图(b)所示。讲解：讲解：XX63第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能缺口试样变形时应力缺口试样变形时应力分布情况图分布情况图(3)如果材料的断裂抗力远高于屈服强度，则随着载荷的增加。塑性区可以不断向试样中心扩展，位于弹塑性交界处的最大

39、轴向应力max也相应地不断向中心移动，如塑性变形能扩展到试样中心，即出现沿缺口截面的全面屈服。此时max出现在试样中心位置，如右图中曲线图中曲线6所示。讲解：讲解：XX64第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能n断口为全部塑性特征，拉伸曲线上出现曲线部分断口为全部塑性特征，拉伸曲线上出现曲线部分。断口形貌如图图(c)所示。所示。此时，此时，bnb讲解：讲解：XX65第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能缺口拉伸试样的标准缺口拉伸试样的标准缺口张角缺口张角450600；缺口根部截面直径缺口根部截面直径10mmdn20mm；缺口根部曲率半径缺口根部曲率半径 0.1m

40、m；（d02-dn2)/d0250%讲解：讲解：XX66第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能无偏斜的缺口拉伸试验，无偏斜的缺口拉伸试验，往往显示不出组织与合金往往显示不出组织与合金元素的影响。缺口偏斜拉元素的影响。缺口偏斜拉伸试验就是在更苛刻的应伸试验就是在更苛刻的应力状态和试验条件下，来力状态和试验条件下，来检验与对比不同材料或不检验与对比不同材料或不同工艺所表现出的性能差同工艺所表现出的性能差异。异。2缺口试样的偏斜拉伸缺口试样的偏斜拉伸讲解：讲解：XX67第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能讲解：讲解：XX68第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样

41、静载力学性能3 缺口试样静弯曲光滑试样的静弯曲试验的目的：光滑试样的静弯曲试验的目的：评定工具钢或脆性材料（陶瓷等）的力学性能。评定工具钢或脆性材料（陶瓷等）的力学性能。缺口静弯曲试验的目的：缺口静弯曲试验的目的：评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。评定或比较结构钢的缺口敏感度和裂纹敏感度。试样尺寸：试样尺寸：10660mm或者或者101055mm，缺口深度为缺口深度为2mm，夹角为，夹角为60o的的V型或型或U型缺口。型缺口。讲解：讲解：XX69第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能静弯试验请看动画演示动画演示。讲解：讲解：XX70第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口

42、试样静载力学性能 试验结果：试验结果：缺口静弯曲线缺口静弯曲线Pf曲线图曲线图材料材料1在曲线上升部分断裂，残余挠度很小，表示对缺口在曲线上升部分断裂，残余挠度很小，表示对缺口敏感；材料敏感；材料2在曲线下降部分断裂，残余挠度较大，表示在曲线下降部分断裂，残余挠度较大，表示缺口敏感度低；材料缺口敏感度低；材料3弯曲不断，材料对缺口不敏感。弯曲不断，材料对缺口不敏感。材料材料1材料材料2材料材料3讲解：讲解：XX71第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能q缺口静弯曲线与静拉伸曲线相似，也分为三个阶缺口静弯曲线与静拉伸曲线相似，也分为三个阶 段：段：I 弹性变形部分，弹性功弹性变形

43、部分，弹性功II 塑性变形部分，塑性功塑性变形部分，塑性功III断裂部分，断裂功断裂部分，断裂功III代表当裂纹产生后，材代表当裂纹产生后，材料阻碍裂纹继续扩展的能料阻碍裂纹继续扩展的能力，通常以力，通常以Pmax/P的大小来的大小来表示裂纹敏感度。表示裂纹敏感度。讲解：讲解：XX72第三节第三节 缺口试样静载力学性能缺口试样静载力学性能n曲线只有曲线只有 I 表示材料对缺口极为敏感（脆化）；表示材料对缺口极为敏感（脆化）；n曲线只有曲线只有III表示材料对缺口敏感；表示材料对缺口敏感；n曲线有曲线有IIIIII表示材料对缺口不敏感，表示材料对缺口不敏感，III区区越大，缺口敏感性越小。越大，

44、缺口敏感性越小。（定性分析）（定性分析）（定量分析用材料的断裂韧性）（定量分析用材料的断裂韧性） 讲解：讲解：XX73第第 四四 节节 硬硬 度度一、硬度试验的意义一、硬度试验的意义 硬度的概念：硬度的概念：硬度是衡量材料软硬程度的一硬度是衡量材料软硬程度的一 种力学性能，物理意义是材料在表面上的不大种力学性能，物理意义是材料在表面上的不大 的体积内抵抗变形（压入法）或者破裂（刻划的体积内抵抗变形（压入法）或者破裂（刻划 法）的能力。法）的能力。 讲解：讲解：XX74第第 四四 节节 硬硬 度度试验方法试验方法压入法压入法刻划法刻划法维氏硬度和显微硬度维氏硬度和显微硬度洛氏硬度洛氏硬度布氏硬度

45、布氏硬度里氏硬度法里氏硬度法超声波硬度法超声波硬度法肖氏硬度法肖氏硬度法动载压入法动载压入法静载压入法静载压入法锉刀法锉刀法莫氏硬度顺序法莫氏硬度顺序法讲解：讲解：XX75第第 四四 节节 硬硬 度度q压入法硬度试验的特点：压入法硬度试验的特点：1) 应力状态软性系数大应力状态软性系数大 2，适用于所有的材料。，适用于所有的材料。2) 试验（设备）简单（操作方便）易行，广泛应用于试验（设备）简单（操作方便）易行，广泛应用于生产（检验产品质量）和材料研究。生产（检验产品质量）和材料研究。3) 压痕小，不损坏工件，属于无损（微损）检测。压痕小，不损坏工件，属于无损（微损）检测。4) 与其他性能有关

46、系，可估算其他性能。与其他性能有关系，可估算其他性能。所得到的硬度值的大小实质上是表示金属表面抵所得到的硬度值的大小实质上是表示金属表面抵抗外物压入所引起的塑性变形的抗力大小。抗外物压入所引起的塑性变形的抗力大小。讲解：讲解：XX76第第 四四 节节 硬硬 度度二、硬度试验的方法二、硬度试验的方法1 布氏硬度布氏硬度 (Brinell Hardness) （1）布氏硬度试验原理）布氏硬度试验原理 该法始于该法始于1900年，是应用得最久、最广泛的年，是应用得最久、最广泛的压入法硬度试验之一。压入法硬度试验之一。 原原 理：理：在直径在直径D的钢球上，加一负荷的钢球上，加一负荷F，压入被测，压入

47、被测材料的表面，根据压痕的凹陷面积材料的表面，根据压痕的凹陷面积S凹凹计算出应力计算出应力值，以此值作为硬度值大小的计量指标。值，以此值作为硬度值大小的计量指标。讲解：讲解：XX77第第 四四 节节 硬硬 度度布氏硬度值的符号：布氏硬度值的符号： HBS （淬火钢球压头）（淬火钢球压头） HBW（硬质合金压头）（硬质合金压头）布氏硬度值计算公式：布氏硬度值计算公式： 只要测量了只要测量了d，查表即可得，查表即可得HB。 单位单位kgf/mm2（或（或MPa，上式右端，上式右端0.102）讲解：讲解：XX78第第 四四 节节 硬硬 度度（2）布氏硬度试验规程）布氏硬度试验规程 布氏硬度试验原理很

48、简单，但实施时必须考虑几个布氏硬度试验原理很简单，但实施时必须考虑几个实际问题：实际问题：选择什么材料的压头，直径大小如何？选择什么材料的压头，直径大小如何？所加载荷多大才能得到较合适的压痕？所加载荷多大才能得到较合适的压痕？ （0.24Dd0.60D）（考虑材料厚度、保持时间）（考虑材料厚度、保持时间）采用不同载荷采用不同载荷F、D能否得到相同的硬度值？能否得到相同的硬度值？ 讲解：讲解：XX79第第 四四 节节 硬硬 度度q根据压痕相似原理，为了保根据压痕相似原理，为了保证不同载荷证不同载荷F、D能得到相同能得到相同的硬度值，应使的硬度值，应使F/D2 保持常保持常数。数。试样的厚度应大于

49、压痕深度的试样的厚度应大于压痕深度的10倍。倍。压痕相似原理压痕相似原理讲解：讲解：XX80第第 四四 节节 硬硬 度度下表列出了不同材料下表列出了不同材料F与与D的选配原则，可使压入角限的选配原则，可使压入角限制在制在28o74o，与此相应的，与此相应的d值在值在0.240.60D范围内。范围内。材料材料布氏硬布氏硬度范围度范围F/D2材料材料布氏硬布氏硬度范围度范围F/D2钢和铸钢和铸铁铁14010轻金属轻金属及合金及合金351.25,2.51403035805,10,15铜及铜铜及铜合金合金8010,153513010铅、锡铅、锡1,1.2513030讲解：讲解：XX81n布氏硬度的表示

50、方法：布氏硬度的表示方法：数字硬度符号数字硬度符号(HBS Or HBW)数字数字/数字数字/数字数字第第 四四 节节 硬硬 度度硬度值硬度值钢球直径钢球直径载荷大小载荷大小 载荷保持时间载荷保持时间280HBS10/3000/30350HBW5/750/10保持时间为保持时间为1015s时可不标注时可不标注讲解：讲解：XX82布氏硬度布氏硬度试验时要求要求试样最小厚度不最小厚度不应小于小于压痕深度的痕深度的1010倍，倍，试推推导出出试样最小厚度的公式。若某棒料的布氏最小厚度的公式。若某棒料的布氏硬度硬度值为280HBS10/3000280HBS10/3000，问试验用棒用棒料的允料的允许最

51、小厚度是多少？最小厚度是多少？讲解：讲解：XX83假设试样的厚度和压痕的深度分别为t和h，压头直径为D，压痕直径为d根据布氏硬度原理有要满足试样的最小厚度为压痕深度的10倍，故有讲解：讲解：XX84由题意知，该材料采用10mm直径的淬火钢球，加3000kgf保持1015s时测得的布氏硬度为280，根据布氏硬度原理有故讲解：讲解：XX85第第 四四 节节 硬硬 度度q试验规程及步骤：试验规程及步骤： 1) 所测材料的成分及组织确定；所测材料的成分及组织确定； 2) 厚度测定；厚度测定； 3) 选载荷、钢球直径、加载时间；选载荷、钢球直径、加载时间； 4) 测量硬度，打压痕，测测量硬度，打压痕，测

52、d值；值； 5) 查表得查表得HB，或者直接从表盘或显示屏得出，或者直接从表盘或显示屏得出 HB值。值。GB/T231-1984和和GB/T6270-86讲解：讲解：XX86第第 四四 节节 硬硬 度度（3 3）布氏硬度试验特点及应用）布氏硬度试验特点及应用n优点：优点： 压痕大，可反映材料较大区域内的平均性能，而压痕大，可反映材料较大区域内的平均性能，而且试验数据稳定，重复性好。最适合测定灰铸铁、且试验数据稳定，重复性好。最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度。轴承合金等材料的硬度。n缺点：缺点： 压痕大，不易检验成品；不同材料需更换压痕大，不易检验成品；不同材料需更换F和和D；压痕直径测量

53、麻烦；钢球本身变形问题。；压痕直径测量麻烦；钢球本身变形问题。讲解：讲解：XX87第第 四四 节节 硬硬 度度布氏硬度计布氏硬度计讲解：讲解：XX88第第 四四 节节 硬硬 度度2洛氏硬度洛氏硬度(Rockwellhardness)洛氏硬度试验原理：洛氏硬度试验原理：克服布氏硬度存在的缺点，直接用压痕深度大小克服布氏硬度存在的缺点，直接用压痕深度大小表示硬度。（表示硬度。（1919年）年）原理：原理：根据压痕的深度作为硬度值大小的计量指标，根据压痕的深度作为硬度值大小的计量指标，0.002mm为一个硬度单位。为一个硬度单位。n洛氏硬度值的符号：洛氏硬度值的符号：HRA、HRC（金刚石圆锥压头（

54、金刚石圆锥压头60kgf,150kgf），），HRB（钢球压头（钢球压头100kgf）讲解：讲解：XX89第第 四四 节节 硬硬 度度洛氏洛氏硬度硬度试验试验过程过程示意示意图图a)加初始试验力加初始试验力F0b)加主试验力加主试验力F1c)卸除主试验力卸除主试验力讲解：讲解：XX90第第 四四 节节 硬硬 度度n洛氏硬度值计算公式：洛氏硬度值计算公式： 金刚石压头金刚石压头k0.2，钢球，钢球k0.26。 k的意义：使读数和硬度值成正比。的意义：使读数和硬度值成正比。讲解：讲解：XX91第第 四四 节节 硬硬 度度n规定有效范围：规定有效范围：HRA（2088）、）、HRC（2070），），

55、HRB（20100）避免）避免h太大或太小造成硬度值不准确。太大或太小造成硬度值不准确。各种洛氏硬度和表面洛氏硬度的试验规范和应用见各种洛氏硬度和表面洛氏硬度的试验规范和应用见表表2-3和和2-4。表面洛氏硬度的预载荷为表面洛氏硬度的预载荷为30N，总载荷为，总载荷为150N、300N和和450N，以，以0.001mm为一个硬度单位。为一个硬度单位。讲解：讲解：XX92第第 四四 节节 硬硬 度度1)根据所测材料的成分及组织确定压头和负荷，根据所测材料的成分及组织确定压头和负荷，一般为一般为HRC；2)为保证压头与试样表面接触良好，首先加一预为保证压头与试样表面接触良好，首先加一预负荷负荷10

56、kgf，定位，并调零；，定位，并调零；3)加主载荷加主载荷140kgf，压头压入深度，压头压入深度h1；4)静置，卸载，压头弹性变形恢复静置，卸载，压头弹性变形恢复h2，残留变，残留变形为形为hh1h2；5)直接从表盘或显示屏得出直接从表盘或显示屏得出HRC值。值。试验规程及步骤：试验规程及步骤：GB/T230-91讲解：讲解：XX93第第 四四 节节 硬硬 度度r优点：优点： 1、压痕小，易检验成品，操作简便迅速，、压痕小，易检验成品，操作简便迅速，可测定软硬不同和厚薄不均的材料硬度。可测定软硬不同和厚薄不均的材料硬度。 2、因加有预载荷，可以消除表面轻微的不平度对、因加有预载荷，可以消除表

57、面轻微的不平度对试验结果的影响。试验结果的影响。r缺点：缺点： 1、压痕小，对材料组织的不均匀性很敏感，、压痕小，对材料组织的不均匀性很敏感，试验数据分散，重复性差。试验数据分散，重复性差。 2、用不同标尺测得的硬度值不能直接进行比较，、用不同标尺测得的硬度值不能直接进行比较，又不能彼此互换。又不能彼此互换。洛氏硬度试验特点及应用洛氏硬度试验特点及应用讲解：讲解：XX94第第 四四 节节 硬硬 度度讲解：讲解：XX95第第 四四 节节 硬硬 度度维氏硬度的特点：维氏硬度的特点：1）压头为四方角锥，锥角压头为四方角锥，锥角136，由于压入角，由于压入角不随负荷变化，因此负荷可任意选择，不受不随负

58、荷变化，因此负荷可任意选择，不受F/D2的限制（比的限制（比HB的优越性）。的优越性）。2）原理与原理与HB相同，通过测量压痕对角线计算相同，通过测量压痕对角线计算压痕表面积。同种材料在不同载荷下满足显压痕表面积。同种材料在不同载荷下满足显示相似原理，所得硬度值能完全相等。示相似原理，所得硬度值能完全相等。3维氏硬度维氏硬度(Vickershardness)1925年年讲解：讲解：XX96第第 四四 节节 硬硬 度度n为了所测数据与为了所测数据与HB值能得到最好的配合。因为值能得到最好的配合。因为一般布氏硬度试验时，压痕直径一般布氏硬度试验时，压痕直径d多半在多半在0.25D到到0.5D之间，

59、当之间，当时，通时，通过此压痕直径作钢球的切线，切线的夹角正好过此压痕直径作钢球的切线，切线的夹角正好等于等于136，如图所示。，如图所示。为什么四方角锥要选取为什么四方角锥要选取136讲解：讲解：XX97第第 四四 节节 硬硬 度度维氏硬度四方角锥压头锥面夹角的确定维氏硬度四方角锥压头锥面夹角的确定讲解：讲解：XX98第第 四四 节节 硬硬 度度3）压痕为正方形，轮廓清晰，测得的对角线误压痕为正方形，轮廓清晰，测得的对角线误差小（比差小（比HB测量方便精确）测量方便精确）4）采用了金刚石压头，适合于任何材料，硬度采用了金刚石压头，适合于任何材料，硬度值完全统一（比值完全统一（比HR优越性），

60、负荷可任意优越性），负荷可任意选择选择，尽量使压痕大一些尽量使压痕大一些，易测量易测量，误差小。误差小。5）唯一的唯一的缺点缺点，硬度值需要通过测量对角线后，硬度值需要通过测量对角线后才能得出（查表）效率不如才能得出（查表）效率不如HRC高。高。讲解：讲解：XX99第第 四四 节节 硬硬 度度当载荷单位为当载荷单位为kgf，当载荷单位为当载荷单位为N，选择的载荷应保证试验层厚选择的载荷应保证试验层厚度大于度大于1.5d讲解：讲解：XX100第第 四四 节节 硬硬 度度q试验规程及步骤：试验规程及步骤：GB/T4340.1-19991)所测材料的成分及组织确定；所测材料的成分及组织确定；2)厚度

61、测定；厚度测定；3)选载荷、加载时间；选载荷、加载时间；4)测量硬度，打压痕，测测量硬度，打压痕，测d1和和d2值；值；5)查表得查表得HV。表示式：数字表示式：数字HV数字数字(载荷载荷)/数字数字(载荷持续时间载荷持续时间)如：如：640HV30/20讲解：讲解：XX101第第 四四 节节 硬硬 度度讲解：讲解：XX102第第 四四 节节 硬硬 度度5 显微硬度：显微硬度： （1）试验原理同维氏硬度，压头有两种）试验原理同维氏硬度，压头有两种 维氏压头维氏压头努氏压头（菱形金刚石锥体）努氏压头（菱形金刚石锥体）长短对角线之比长短对角线之比7.11:1，深长比，深长比1:30试样尺寸很小或很

62、薄、陶瓷等脆试样尺寸很小或很薄、陶瓷等脆性材料性材料（2）测量对象）测量对象各种显微组织各种显微组织载荷载荷2N讲解：讲解：XX103第第 四四 节节 硬硬 度度n显微维氏硬度，载荷以显微维氏硬度，载荷以gf计量，压痕对角线长度计量，压痕对角线长度以以m计量计量。国标国标GB434284讲解：讲解：XX104第第 四四 节节 硬硬 度度（显微）维氏硬度压痕（显微）维氏硬度压痕讲解：讲解：XX105第第 四四 节节 硬硬 度度 （3）努氏）努氏（Knoop）压头硬度试验的压头硬度试验的优点：优点： 测量点紧凑，压痕体积小，能测出硬度微小测量点紧凑，压痕体积小，能测出硬度微小变化区域；也可测薄层硬

63、度。变化区域；也可测薄层硬度。在相同的对角线长度下，努氏压痕的深度与面积只在相同的对角线长度下，努氏压痕的深度与面积只有维氏压痕的有维氏压痕的15讲解：讲解：XX106第第 四四 节节 硬硬 度度A:压痕投影面积；压痕投影面积；l：长对角线长度：长对角线长度载荷通常为载荷通常为0.4919.61N。国标国标GB/T18449.1-2001讲解：讲解：XX107第第 四四 节节 硬硬 度度5 5 其他硬度其他硬度肖氏硬度试验：肖氏硬度试验：将具有一定质量的带有金刚将具有一定质量的带有金刚石或合金钢球的重锤从一定高度落向试样表石或合金钢球的重锤从一定高度落向试样表面，根据重锤回跳的高度来表征材料的

64、硬度面，根据重锤回跳的高度来表征材料的硬度值，用值，用HS表示。表示。HSK(h/h0)K:肖氏硬度系数肖氏硬度系数h：回跳高度：回跳高度h0：原始高度：原始高度弹性模量相同才可进行比较弹性模量相同才可进行比较C型肖氏硬度计K=104/65D型肖氏硬度计K=140。讲解：讲解：XX108第第 四四 节节 硬硬 度度n莫氏硬度莫氏硬度(一种相对硬度一种相对硬度)。莫氏硬度是以常见的十种。莫氏硬度是以常见的十种矿物来作为标准用相互刮擦以区分孰硬孰软，习惯上矿物来作为标准用相互刮擦以区分孰硬孰软，习惯上矿物材料常用莫氏硬度。它只表示硬度从大到小的顺矿物材料常用莫氏硬度。它只表示硬度从大到小的顺序，不

65、表示软硬的程度。序，不表示软硬的程度。n滑石滑石(talc)1（硬度最小），石膏（硬度最小），石膏(gypsum)2，方解石，方解石(calcite)3，萤石，萤石(fluorite)4，磷灰石，磷灰石(apatite)5，正长石，正长石(feldspar)6，石英，石英(quartz)7，黄玉，黄玉(topaz)8，刚玉，刚玉(corundum)9，金刚石，金刚石(diamond)10。讲解：讲解：XX109第第 四四 节节 硬硬 度度讲解：讲解：XX110第第 四四 节节 硬硬 度度三、硬度的影响因素三、硬度的影响因素1、化学键：共价键、化学键：共价键离子键离子键金属键金属键氢键氢键范氏键

66、；范氏键；2、聚集结构：结构越密，硬度越高；、聚集结构：结构越密，硬度越高；高度交联高度交联未交联未交联3、温度、温度讲解：讲解：XX111第第 四四 节节 硬硬 度度四、硬度与其他力学性能的关系四、硬度与其他力学性能的关系试验证明，金属的布氏硬度与抗拉强度之间成试验证明，金属的布氏硬度与抗拉强度之间成正比关系，即正比关系，即疲劳强度与抗拉强度的关系式为疲劳强度与抗拉强度的关系式为k和和m为比例系数，不同的材料为比例系数，不同的材料k和和m值不同。值不同。下表列出了常用退火金属的下表列出了常用退火金属的k值。值。讲解：讲解：XX112第第 四四 节节 硬硬 度度退火金属的退火金属的HB与与b，-1的关系的关系讲解：讲解：XX113第二章第二章 小结小结本章小节q扭转、弯曲、压缩、剪切的力学性能指标及测扭转、弯曲、压缩、剪切的力学性能指标及测量方法及应用；量方法及应用；q缺口试样静载力学性能；缺口试样静载力学性能；q硬度的几种测定方法的测量原理、特点及应用硬度的几种测定方法的测量原理、特点及应用范围。范围。讲解：讲解：XX感谢您的阅读收藏，谢谢！1142021/3/10