Strekkprøven brukes hovedsakelig for å bestemme metallmaterialets evne til å motstå skade under strekkprosessen, og er en av de viktige indikatorene for å evaluere de mekaniske egenskapene til materialer.
1. strekkprøve
Strekkprøven er basert på de grunnleggende prinsippene for materialmekanikk. Ved å påføre en strekkbelastning på materialprøven under visse forhold, forårsaker den strekkdeformasjon til prøven går i stykker. Under testen er deformasjonen av den eksperimentelle prøven under forskjellige belastninger og den maksimale belastningen når prøven brytes, for å beregne avkastningsstyrken, strekkfastheten og andre ytelsesindikatorer på materialet.
Stress σ = f/a
σ er strekkfastheten (MPA)
F er strekkbelastningen (n)
A er tverrsnittsområdet for prøven
2. Strekkkurve
Analyse av flere stadier av strekkprosessen:
en. I OP -trinnet med en liten belastning er forlengelsen i et lineært forhold til belastningen, og FP er den maksimale belastningen for å opprettholde den rette linjen.
b. Etter at belastningen overstiger FP, begynner strekkkurven å ta et ikke-lineært forhold. Prøven kommer inn i det innledende deformasjonstrinnet, og belastningen fjernes, og prøven kan vende tilbake til sin opprinnelige tilstand og elastisk deform.
c. Etter at belastningen overstiger Fe, blir belastningen fjernet, en del av deformasjonen blir gjenopprettet, og en del av den gjenværende deformasjonen beholdes, som kalles plastisk deformasjon. FE kalles den elastiske grensen.
d. Når belastningen øker ytterligere, viser strekkkurven sagtann. Når belastningen ikke øker eller avtar, kalles fenomenet kontinuerlig forlengelse av den eksperimentelle prøven avkastning. Etter avkastning begynner prøven å gjennomgå åpenbar plastisk deformasjon.
e. Etter avkastning viser prøven en økning i deformasjonsmotstand, arbeidsherding og styrking av deformasjon. Når lasten når FB, krymper den samme delen av prøven skarpt. FB er styrkegrensen.
f. Krympingsfenomenet fører til en reduksjon i lagerkapasiteten til prøven. Når lasten når FK, brytes prøven. Dette kalles bruddbelastningen.
Avkastningsstyrke
Avkastningsstyrke er den maksimale spenningsverdien som et metallmateriale tåler fra begynnelsen av plastisk deformasjon for å fullføre brudd når det blir utsatt for ekstern kraft. Denne verdien markerer det kritiske punktet der materialet overgår fra det elastiske deformasjonsstadiet til plastisk deformasjonsstadium.
Klassifikasjon
Øvre avkastningsstyrke: refererer til den maksimale belastningen av prøven før kraften synker for første gang når avkastningen oppstår.
Lavere avkastningsstyrke: refererer til minimumsspenningen i avkastningsstadiet når den første forbigående effekten blir ignorert. Siden verdien av det lavere avkastningspunktet er relativt stabilt, brukes det vanligvis som en indikator på materialmotstand, kalt avkastningspunkt eller avkastningsstyrke.
Beregningsformel
For øvre avkastningsstyrke: R = F / Sₒ, hvor F er den maksimale kraften før kraften synker for første gang i avkastningsstadiet, og Sₒ er det opprinnelige tverrsnittsarealet til prøven.
For lavere avkastningsstyrke: R = F / Sₒ, hvor F er minimumskraften F ignorerer den første forbigående effekten, og Sₒ er det opprinnelige tverrsnittsområdet til prøven.
Enhet
Enheten for avkastningsstyrke er vanligvis MPA (megapascal) eller N/mm² (Newton per kvadrat millimeter).
Eksempel
Ta lavt karbonstål som eksempel, utbyttegrensen er vanligvis 207MPa. Når den blir utsatt for en ekstern kraft som er større enn denne grensen, vil lite karbonstål produsere permanent deformasjon og kan ikke gjenopprettes; Når den blir utsatt for en ekstern kraft som er mindre enn denne grensen, kan lite karbonstål tilbake til sin opprinnelige tilstand.
Avkastningsstyrke er en av de viktige indikatorene for å evaluere de mekaniske egenskapene til metallmaterialer. Det gjenspeiler materialers evne til å motstå plastisk deformasjon når den utsettes for ytre krefter.
Strekkfasthet
Strekkfasthet er et materiales evne til å motstå skade under strekkbelastning, som spesifikt uttrykkes som den maksimale spenningsverdien som materialet tåler under strekkprosessen. Når strekkspenningen på materialet overstiger strekkfastheten, vil materialet gjennomgå plastisk deformasjon eller brudd.
Beregningsformel
Beregningsformelen for strekkfasthet (σt) er:
σt = f / a
Hvor f er den maksimale strekkraften (Newton, n) som prøven tåler før brytes, og a er det opprinnelige tverrsnittsarealet til prøven (kvadrat millimeter, mm²).
Enhet
Enheten med strekkfasthet er vanligvis MPa (megapascal) eller N/mm² (Newton per kvadrat millimeter). 1 MPa er lik 1 000 000 Newtons per kvadratmeter, som også er lik 1 N/mm².
Påvirkende faktorer
Strekkfasthet påvirkes av mange faktorer, inkludert den kjemiske sammensetningen, mikrostrukturen, varmebehandlingsprosessen, prosesseringsmetoden, etc. Ulike materialer har forskjellige strekkfastheter, så i praktiske anvendelser er det nødvendig å velge passende materialer basert på de mekaniske egenskapene til de materialer.
Praktisk anvendelse
Strekkfasthet er en veldig viktig parameter innen materialvitenskap og ingeniørfag, og brukes ofte til å evaluere de mekaniske egenskapene til materialer. Når det gjelder strukturell design, materialvalg, sikkerhetsvurdering, etc., er strekkfasthet en faktor som må vurderes. For eksempel, i konstruksjonsteknikk, er strekkfastheten til stål en viktig faktor for å avgjøre om den tåler belastninger; Innen romfart er strekkfastheten til lette og høye styrke materialer nøkkelen til å sikre flyets sikkerhet.
Utmattelsesstyrke:
Metallutmattelse refererer til prosessen der materialer og komponenter gradvis produserer lokal permanent kumulativ skade på ett eller flere steder under syklisk stress eller syklisk belastning, og sprekker eller plutselige fullstendige brudd oppstår etter et visst antall sykluser.
Funksjoner
Suddness i tid: Metallutmattingsfeil oppstår ofte plutselig på kort tid uten åpenbare tegn.
Lokalitet i posisjon: Fretthetssvikt forekommer vanligvis i lokale områder der stress er konsentrert.
Følsomhet for miljø og feil: Metallutmattelse er veldig følsom for miljøet og bittesmå defekter inne i materialet, noe som kan akselerere utmattelsesprosessen.
Påvirkende faktorer
Stressamplitude: Størrelsen på stress påvirker direkte utmattelsens levetid.
Gjennomsnittlig stressstørrelse: Jo større gjennomsnittlig belastning, jo kortere er metallets utmattelsestid.
Antall sykluser: Jo flere ganger metallet er under syklisk stress eller belastning, desto mer alvorlig akkumulering av utmattelseskade.
Forebyggende tiltak
Optimaliser materialvalg: Velg materialer med høyere utmattelsesgrenser.
Redusere stresskonsentrasjon: Reduser stresskonsentrasjon gjennom strukturell design eller prosesseringsmetoder, for eksempel å bruke avrundede hjørneoverganger, øke tverrsnittsdimensjoner, etc.
Overflatebehandling: polering, sprøyting osv. På metalloverflaten for å redusere overflatefekter og forbedre utmattelsesstyrken.
Inspeksjon og vedlikehold: Inspiser regelmessig metallkomponenter for å oppdage og reparere defekter som sprekker; Oppretthold deler utsatt for tretthet, for eksempel å erstatte slitte deler og forsterke svake koblinger.
Metallutmattelse er en vanlig metallfeilmodus, som er preget av plutselig, lokalitet og følsomhet for miljøet. Stressamplitude, gjennomsnittlig stressstørrelse og antall sykluser er hovedfaktorene som påvirker metallutmattelsen.
SN -kurve: Beskriver utmattelsens levetid under forskjellige stressnivåer, der S representerer stress og N representerer antall stresssykluser.
Tretthetsstyrke koeffisientformel:
(KF = Ka \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)
Hvor (Ka) er belastningsfaktoren, (KB) er størrelsesfaktoren, (KC) er temperaturfaktoren, (KD) er overflatekvalitetsfaktoren, og (KE) er pålitelighetsfaktoren.
SN Curve Matematisk uttrykk:
(\ Sigma^m n = c)
Hvor (\ sigma) er stress, er N antallet stresssykluser, og M og C er materialkonstanter.
Beregningstrinn
Bestem materialkonstantene:
Bestem verdiene til M og C gjennom eksperimenter eller ved å referere til relevant litteratur.
Bestem spenningskonsentrasjonsfaktoren: Tenk på den faktiske formen og størrelsen på delen, så vel som stresskonsentrasjonen forårsaket av fileter, nøkkelveier, etc., for å bestemme stresskonsentrasjonsfaktoren K. Beregn utmattelsesstyrke: I henhold til SN -kurven og stresset Konsentrasjonsfaktor, kombinert med designlivet og arbeidsnivået til delen, beregner utmattelsesstyrken.
2. Plastisitet:
Plastisitet refererer til egenskapen til et materiale som, når den utsettes for ytre kraft, produserer permanent deformasjon uten å bryte når den ytre kraften overskrider sin elastiske grense. Denne deformasjonen er irreversibel, og materialet vil ikke vende tilbake til sin opprinnelige form selv om den ytre kraften er fjernet.
Plastisitetsindeks og dens beregningsformel
Forlengelse (Δ)
Definisjon: Forlengelse er prosentandelen av den totale deformasjonen av målerseksjonen etter at prøven er strekkfrukket til den opprinnelige målerens lengde.
Formel: Δ = (l1 - l0) / l0 × 100%
Der L0 er den opprinnelige målerens lengde på prøven;
L1 er målerens lengde etter at prøven er ødelagt.
Segmentreduksjon (ψ)
Definisjon: Segmentreduksjonen er prosentandelen av den maksimale reduksjonen i tverrsnittsområdet ved halsstedet etter at prøven er brutt til det opprinnelige tverrsnittsområdet.
Formel: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Hvor F0 er det opprinnelige tverrsnittsområdet til prøven;
F1 er tverrsnittsområdet ved halsstedet etter at prøven er ødelagt.
3. Hardhet
Metallhardhet er en mekanisk egenskapsindeks for å måle hardheten til metallmaterialer. Det indikerer evnen til å motstå deformasjon i det lokale volumet på metalloverflaten.
Klassifisering og representasjon av metallhardhet
Metallhardhet har en rekke klassifiserings- og representasjonsmetoder i henhold til forskjellige testmetoder. Inkluder hovedsakelig følgende:
Brinell Hardness (HB):
Omfang av påføring: vanligvis brukt når materialet er mykere, for eksempel ikke-jernholdige metaller, stål før varmebehandling eller etter annealing.
Testprinsipp: Med en viss størrelse på testbelastningen presses en herdet stålkule eller karbidkule med en viss diameter inn i overflaten av metall på overflaten som skal testes måles.
Beregningsformel: Brinell -hardhetsverdien er kvotienten oppnådd ved å dele belastningen med det sfæriske overflatearealet til innrykk.
Rockwell Hardness (HR):
Omfang av påføring: vanligvis brukt til materialer med høyere hardhet, for eksempel hardhet etter varmebehandling.
Testprinsipp: Ligner på Brinell Hardness, men ved bruk av forskjellige sonder (diamant) og forskjellige beregningsmetoder.
Typer: Avhengig av applikasjonen er det HRC (for materialer med høy hardhet), HRA, HRB og andre typer.
Vickers Hardness (HV):
Omfang av anvendelse: egnet for mikroskopanalyse.
Testprinsipp: Trykk på materialoverflaten med en belastning på mindre enn 120 kg og en diamant firkantet kjegleindenter med en toppunktvinkel på 136 °, og del overflatearealet til den materielle innrykkgropen med lastverdien for å få Vickers hardhetsverdien.
Leeb Hardness (HL):
Funksjoner: Portable Hardness Tester, lett å måle.
Testprinsipp: Bruk sprett generert av påvirkningshodet etter å ha påvirket hardhetsoverflaten, og beregnet hardheten ved forholdet mellom reboundhastigheten til stansen på 1 mm fra prøveoverflaten til påvirkningshastigheten.
Post Time: SEP-25-2024
