Trækprøven af styrke bruges hovedsageligt til at bestemme metalmaterialernes evne til at modstå skader under strækningsprocessen og er en af de vigtige indikatorer til evaluering af materialernes mekaniske egenskaber.
1. trækprøve
Trækprøven er baseret på de grundlæggende principper for materialemekanik. Ved at påføre en trækbelastning på den materielle prøve under visse betingelser forårsager den trækdeformation, indtil prøven går i stykker. Under testen registreres deformationen af den eksperimentelle prøve under forskellige belastninger og den maksimale belastning, når prøven går i stykker, for at beregne udbyttestyrken, trækstyrken og andre præstationsindikatorer for materialet.
Stress σ = f/a
σ er trækstyrken (MPA)
F er trækbelastningen (n)
A er tværsnitsarealet for prøven
2. Trækkurve
Analyse af flere faser af strækningsprocessen:
en. I OP -trinet med en lille belastning er forlængelsen i et lineært forhold til belastningen, og FP er den maksimale belastning for at opretholde den lige linje.
b. Når belastningen overstiger FP, begynder trækkurven at tage et ikke-lineært forhold. Prøven kommer ind i det indledende deformationstrin, og belastningen fjernes, og prøven kan vende tilbage til sin oprindelige tilstand og elastisk deform.
c. Når belastningen overstiger Fe, fjernes belastningen, en del af deformationen gendannes, og en del af den resterende deformation bevares, som kaldes plastdeformation. Fe kaldes den elastiske grænse.
d. Når belastningen øges yderligere, viser trækkurven Sawtooth. Når belastningen ikke øges eller formindskes, kaldes fænomenet med kontinuerlig forlængelse af den eksperimentelle prøveudbytte. Efter udbytte begynder prøven at gennemgå åbenlyst plastdeformation.
e. Efter udbytte viser prøven en stigning i deformationsmodstand, arbejdshærdning og deformationsstyrke. Når belastningen når FB, krymper den samme del af prøven kraftigt. FB er styrkegrænsen.
f. Krympningsfænomenet fører til et fald i prøvekapaciteten af prøven. Når belastningen når FK, bryder prøven. Dette kaldes brudbelastningen.
Udbyttestyrke
Udbyttestyrke er den maksimale stressværdi, som et metalmateriale kan modstå fra begyndelsen af plastdeformation for at fuldføre brud, når den udsættes for ekstern kraft. Denne værdi markerer det kritiske punkt, hvor de materielle overgår fra den elastiske deformationstrin til plastiske deformationstrin.
Klassifikation
Øvre udbyttestyrke: henviser til den maksimale spænding af prøven, før kraften falder for første gang, når udbytte opstår.
Lavere udbyttestyrke: henviser til den minimale stress i udbyttestadiet, når den indledende forbigående virkning ignoreres. Da værdien af det lavere udbyttepunkt er relativt stabil, bruges det normalt som en indikator for materialemodstand, kaldet udbyttepunkt eller udbyttestyrke.
Beregningsformel
For øvre udbyttestyrke: r = f / sₒ, hvor f er den maksimale kraft, før kraften falder for første gang i udbyttestadiet, og Sₒ er det originale tværsnitsareal for prøven.
For lavere udbyttestyrke: r = f / sₒ, hvor f er den minimale kraft, der ignorerer den indledende forbigående effekt, og sₒ er det originale tværsnitsareal for prøven.
Enhed
Enheden for udbyttestyrke er normalt MPA (megapascal) eller n/mm² (Newton pr. Kvadratmillimeter).
Eksempel
Tag stål med lavt kulstof som et eksempel, dets udbyttegrænse er normalt 207MPa. Når det udsættes for en ekstern kraft, der er større end denne grænse, vil lavt kulstofstål producere permanent deformation og kan ikke gendannes; Når det udsættes for en ekstern kraft mindre end denne grænse, kan lavt kulstofstål vende tilbage til sin oprindelige tilstand.
Udbyttestyrke er en af de vigtige indikatorer til evaluering af de mekaniske egenskaber ved metalmaterialer. Det afspejler materialernes evne til at modstå plastisk deformation, når de udsættes for eksterne kræfter.
Trækstyrke
Trækstyrke er et materialers evne til at modstå skader under trækbelastning, som specifikt udtrykkes som den maksimale stressværdi, som materialet kan modstå under trækprocessen. Når trækspændingen på materialet overstiger dens trækstyrke, vil materialet gennemgå plastdeformation eller brud.
Beregningsformel
Beregningsformlen for trækstyrke (σt) er:
σt = f / a
Hvor F er den maksimale trækkraft (Newton, N), som prøven kan modstå, før den går i stykker, og A er det originale tværsnitsareal af prøven (firkantet millimeter, mm²).
Enhed
Enheden med trækstyrke er normalt MPA (megapascal) eller N/mm² (Newton pr. Kvadratmillimeter). 1 MPa er lig med 1.000.000 newton pr. Kvadratmeter, hvilket også er lig med 1 N/mm².
Påvirkende faktorer
Trækstyrke påvirkes af mange faktorer, herunder den kemiske sammensætning, mikrostruktur, varmebehandlingsproces, behandlingsmetode osv. Forskellige materialer har forskellige trækstyrker, så i praktiske anvendelser er det nødvendigt at vælge passende materialer baseret på de mekaniske egenskaber ved den Materialer.
Praktisk anvendelse
Trækstyrke er en meget vigtig parameter inden for materialevidenskab og teknik og bruges ofte til at evaluere de mekaniske egenskaber ved materialer. Med hensyn til strukturelt design, materialevalg, sikkerhedsvurdering osv. Er trækstyrke en faktor, der skal overvejes. I konstruktionsteknik er stålstyrken for eksempel en vigtig faktor til at bestemme, om det kan modstå belastninger; Inden for rumfart er trækstyrken for lette og højstyrke materialer nøglen til at sikre flyets sikkerhed.
Træthedsstyrke:
Metaltræthed henviser til den proces, hvor materialer og komponenter gradvist producerer lokale permanente kumulative skader på et eller flere steder under cyklisk stress eller cyklisk stamme, og revner eller pludselige komplette brud forekommer efter et vist antal cykler.
Funktioner
Pludselighed i tid: Metal træthedssvigt forekommer ofte pludselig på kort tid uden åbenlyse tegn.
Lokalitet i position: Træthedssvigt forekommer normalt i lokale områder, hvor stress er koncentreret.
Følsomhed over for miljø og defekter: Metaltræthed er meget følsom over for miljøet og små defekter inde i materialet, hvilket kan fremskynde træthedsprocessen.
Påvirkende faktorer
Stressamplitude: Størrelsen af stress påvirker direkte metalets træthedsliv.
Gennemsnitlig stressstørrelse: jo større er den gennemsnitlige stress, jo kortere er metalets træthedsliv.
Antal cyklusser: Jo flere gange metallet er under cyklisk stress eller belastning, desto mere alvorlig ophobning af træthedsskade.
Forebyggende foranstaltninger
Optimer materialevalg: Vælg materialer med højere træthedsgrænser.
Reduktion af stresskoncentration: Reducer stresskoncentrationen gennem strukturelle design eller behandlingsmetoder, såsom anvendelse af afrundede hjørneovergange, stigende tværsnitsdimensioner osv.
Overfladebehandling: Polering, sprøjtning osv. På metaloverfladen for at reducere overfladefejl og forbedre træthedsstyrken.
Inspektion og vedligeholdelse: Undersøg regelmæssigt metalkomponenter for straks at opdage og reparere defekter, såsom revner; Oprethold dele, der er tilbøjelige til træthed, såsom udskiftning af slidte dele og forstærkning af svage led.
Metaltræthed er en almindelig metalfejltilstand, der er kendetegnet ved pludselighed, lokalitet og følsomhed over for miljøet. Stressamplitude, gennemsnitlig stressstørrelse og antal cyklusser er de vigtigste faktorer, der påvirker metaltræthed.
SN -kurve: beskriver materialers træthedsliv under forskellige stressniveauer, hvor S repræsenterer stress og N repræsenterer antallet af stresscyklusser.
Træthedsstyrke Koefficient Formula:
(KF = KA \ CDOT KB \ CDOT KC \ CDOT KD \ CDOT KE)
Hvor (KA) er belastningsfaktoren, (KB) er størrelsesfaktoren, (KC) er temperaturfaktoren, (KD) er overfladekvalitetsfaktoren, og (KE) er pålidelighedsfaktoren.
SN -kurve matematisk udtryk:
(\ Sigma^m n = c)
Hvor (\ sigma) er stress, er N antallet af stresscyklusser, og M og C er materielle konstanter.
Beregningstrin
Bestem de materielle konstanter:
Bestem værdierne for M og C gennem eksperimenter eller ved at henvise til relevant litteratur.
Bestem stresskoncentrationsfaktoren: Overvej den faktiske form og størrelse af delen såvel som spændingskoncentrationen forårsaget af fileter, keyways osv. For at bestemme stresskoncentrationsfaktoren K. Beregn træthedsstyrke: I henhold til SN -kurven og stress Koncentrationsfaktor kombineret med designlevetid og arbejdstressniveau for delen beregner træthedsstyrken.
2. plasticitet:
Plasticitet henviser til egenskaben af et materiale, der, når den udsættes for ekstern kraft, producerer permanent deformation uden at bryde, når den eksterne kraft overstiger dens elastiske grænse. Denne deformation er irreversibel, og materialet vender ikke tilbage til sin oprindelige form, selvom den eksterne kraft fjernes.
Plasticitetsindeks og dens beregningsformel
Forlængelse (δ)
Definition: Forlængelse er procentdelen af den samlede deformation af gaugeafsnittet, efter at prøven er trækbrudt til den originale gauge -længde.
Formel: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Hvor L0 er den originale gauge -længde på prøven;
L1 er gauge -længden, efter at prøven er brudt.
Segmental reduktion (ψ)
Definition: Den segmentale reduktion er procentdelen af den maksimale reduktion i tværsnitsområdet ved halspunktet, efter at prøven er brudt til det originale tværsnitsområde.
Formel: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Hvor F0 er det originale tværsnitsareal af prøven;
F1 er tværsnitsområdet ved halspunktet, efter at prøven er brudt.
3. hårdhed
Metalhårdhed er et mekanisk egenskabsindeks til måling af hårdheden af metalmaterialer. Det indikerer evnen til at modstå deformation i det lokale volumen på metaloverfladen.
Klassificering og repræsentation af metalhårdhed
Metalhårdhed har en række klassificerings- og repræsentationsmetoder i henhold til forskellige testmetoder. Inkluderer hovedsageligt følgende:
Brinell Hardness (HB):
Anvendelsesomfang: Generelt anvendt, når materialet er blødere, såsom ikke-jernholdige metaller, stål før varmebehandling eller efter annealing.
Testprincip: Med en bestemt størrelse af testbelastning presses en hærdet stålkugle eller carbidkugle med en bestemt diameter ind i overfladen af det metal, der skal testes, og belastningen aflæses efter en bestemt tid, og diameteren af indrykket På den overflade, der skal testes, måles.
Beregningsformlen: Brinell -hårdhedsværdien er den kvotient, der opnås ved at dividere belastningen med det sfæriske overfladeareal for indrykket.
Rockwell Hardness (HR):
Anvendelsesomfang: Generelt brugt til materialer med højere hårdhed, såsom hårdhed efter varmebehandling.
Testprincip: svarende til Brinell -hårdhed, men ved hjælp af forskellige sonder (diamant) og forskellige beregningsmetoder.
Typer: Afhængig af applikationen er der HRC (for materialer med høj hårdhed), HRA, HRB og andre typer.
Vickers Hardness (HV):
Anvendelsesomfang: Velegnet til mikroskopanalyse.
Testprincip: Tryk på den materielle overflade med en belastning på mindre end 120 kg og en diamant firkantet kegleindrejser med en toppunktvinkel på 136 °, og del overfladearealet af materialet indrykkegrop med belastningsværdien for at få Vickers -hårdhedsværdien.
Leeb Hardness (HL):
Funktioner: Bærbar hårdhedstester, let at måle.
Testprincip: Brug den afvisning, der genereres af Impact Ball -hovedet efter at have påvirket hårdhedsoverfladen, og beregne hårdheden med forholdet mellem reboundhastigheden af stansen ved 1 mm fra prøvefladen til påvirkningshastigheden.
Posttid: SEP-25-2024
