高分子机械性能
• 洛氏硬度的优点:操作简便,压 痕小,适用范围广。
• 缺点:测量结果分散度大。
钢球压头与 金刚石压头
洛氏硬度压痕
•布氏硬度的优点:测量误差小,数据稳定。 •缺点:压痕大,不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 •适于测量退火、正火、调质钢,铸铁及有色金属的硬度。
2.洛氏硬度:将标准压头用规定压力压入金属表面并 保持一段时间,然后去除载荷,测量压痕深度,从 而确定金属的硬度值。金属越硬,压痕深度越浅, 反之亦然。
洛氏硬度测试示意图 洛 氏 硬 度 计
h1-h0
• 符号HR前面的数字为硬度值பைடு நூலகம் 后面为使用的标尺。
根据压头类型和主载荷不同,分为 九个标尺,常用的标尺为A、B、 C。
• HRA用于测量高硬度材料, 如硬 质合金、表淬层和渗碳层。
• HRB用于测量低硬度材料, 如有 色金属和退火、正火钢等。
• HRC用于测量中等硬度材料, 如调质钢、淬火钢等。
三、冲击韧性
• 是指材料抵抗冲击载荷作用 而不破坏的能力。用ak (J/cm2)表示。
四、疲劳强度
• 材料在低于s的重复交变应力作用下发生突然断裂的现象 称为疲劳断裂。
特点:交变应力通常低于材料的屈服强度,断裂时无明显 的塑性变形,而是突然发生,在工程上具有极大的危险性。
• 材料在无数次应力循环的作用下而不断裂时的最大交变应 力称为疲劳强度,用σ-1表示。 材料在规定次数应力循环后仍不发生断裂时的最大应力称 为有限疲劳极限。钢铁材料规定次数为107,有色金属合 金为108。
疲劳应力示意图
疲劳曲线示意图
疲劳断口
轴的疲劳断口
疲劳辉纹(扫描电镜照片)
通过改善材料的形状结构,减少表面缺陷,提高表面 光洁度,进行表面强化等方法可提高材料疲劳抗力。
五、硬度
硬度:金属表面抵抗局部压入变形或刻划破坏的能力。
1.布氏硬度:用载荷为P的力,将直径为D的淬火钢球或硬质合金 球压入金属表面并保持一段时间,然后去除载荷,测量金属表 面圆形凹陷压痕的直径d,计算出压痕表面积A,每单位面积承 受的力P/A被称为布氏硬度值,用符号HBS(当用淬火钢球时, 适用于布氏硬度值在450以下的材料)或HBW (当用硬质合 金球时,适用于布氏硬度在650以下的材料)来表示。 即:HB = P/A= P/πDh。
高分子材料机械性能 的测试
低碳钢的应力-应变曲线
应力 = P/F0 应变 = (l-l0)/l0
拉 伸 试 验 机
拉伸试样
一、弹性和刚度
• 弹性:指标为弹性极限e,
即材料承受最大弹性变形时
e
的应力。
• 刚度:材料受力时抵抗弹性
变形的能力。指标为弹性模 量E。
E tg (MPa)
弹性模量的大小主要取决于材料的本性,除随温度升
断裂后
• 说明: • ① 用面缩率表示塑性比伸长率更接近真
实变形。
• ② 直径d0 相同时,l0,。只有当l0/d0
为常数时,塑性值才有可比性。
• 当l0=10d0 时,伸长率用 10表示; • 当l0=5d0 时,伸长率用5 表示。显然5>
10 • ③ > 时,无颈缩,为脆性材料表征
< 时,有颈缩,为塑性材料表征
为适应人们习惯上数字越大硬度越高的概念,人为规 定一常数K减去压痕深度h的值作为洛氏硬度值的指 标,并规定每0.002mm作为一个洛氏硬度单位, 用HR表示(洛氏硬度无单位): HR=(K-h)/0.002
**洛氏硬度试验的压头有两种: 硬质压头---顶角为120度的金刚石圆锥体,适用于 淬火钢等硬度值较高的材料。 软值压头---直径为1.588mm的淬火钢球,适用于 退火钢、有色金属等硬度值较低的材料。
• 抗拉强度b:材料断裂前所承受的 最大应力值。
----屈强比σs /σb 的意 义:a、 工程安全系数; b、材料的利用率。
s
0.2
塑性:材料受力破坏前可承受最大塑性变形的能力。 指标为:
伸长率:
l1 l0 100%
l0
断面收缩率: F0 F1 100%
拉
F0
伸 试
样
的
颈
缩
现
象
布 氏 硬 度 计
•压头为钢球时,布氏硬度用符号HBS表示,适用于布氏硬度值在450以 下的材料。 •压头为硬质合金球时,用符号HBW表示,适用于布氏硬度在650以下的 材料。
符号HBS或HBW之前的数字表示硬度值(布氏硬度有单位,但不标), 符号后面的数字按顺序分别表示球体直径、载荷及载荷保持时间。如 120HBS10/1000/30 表示直径为10mm的钢球在1000kgf(9.807kN)载荷 作用下保持30s测得的布氏硬度值为120,如果保载时间为10~15s(如黑 色金属)则不标出。
高而逐渐降低外,其他强化材料的手段如热处理、冷
热加工、合金化等对弹性模量的影响很小。可以通过
增加横截面积或改变截面形状来提高零件的刚度。
二、强度与塑性
• 强度:材料在外力作用下抵抗塑性变形 和断裂的能力。
• 屈服强度s:材料开始产生屈服现象时 所对应的外加应力,用σs 表示。 ----屈服是指材料在外应力不再增加的情 况下,塑性变形继续显著增加的现象。