廣州軸銷檢測、拉力測試單位
人們要有效地使用材料，首先必須要了解材料的力學(xué)性能以及影響材料力學(xué)性能的各種因素。每種材料的失效形式均與其相關(guān)的力學(xué)性能有關(guān)，如圖3-1所示。結(jié)合材料的失效形式，人們可以通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來了解材料各方面的力學(xué)性能。以下主要介紹幾種常見的金屬材料力學(xué)性能試驗(yàn)，包括拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、沖擊韌度試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)等。
圖3-1 力學(xué)性能和失效形式的關(guān)系
3.1拉伸試驗(yàn)
金屬力學(xué)性能試驗(yàn)方法是檢測和評定冶金產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段之一，其中拉伸試驗(yàn)則是應(yīng)用最廣泛的力學(xué)性能試驗(yàn)方法。拉伸性能指標(biāo)是金屬材料的研制、生產(chǎn)和驗(yàn)收最主要的測試項(xiàng)目之一，拉伸試驗(yàn)過程中的各項(xiàng)強(qiáng)度和塑性性能指標(biāo)是反映金屬材料力學(xué)性能的重要參數(shù)。影響拉伸試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確度的因素很多，主要包括試樣、試驗(yàn)設(shè)備和儀器、拉伸性能測試技術(shù)和試驗(yàn)結(jié)果處理幾大類：為獲得準(zhǔn)確可靠的，試驗(yàn)室間可比較的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，必須將這些因素加以限定，使其影響減至最小。
3.1.1拉伸試樣
為了便于比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按國家標(biāo)準(zhǔn) GB228-76中的有關(guān)規(guī)定,實(shí)驗(yàn)材料要按上述標(biāo)準(zhǔn)做成比例試件,即
式中: l0 --試件的初始計(jì)算長度(即試件的標(biāo)距);
A0 --試件的初始截面面積;
d0 --試件在標(biāo)距內(nèi)的初始直徑。
實(shí)驗(yàn)室里使用的金屬拉伸試件通常制成標(biāo)準(zhǔn)圓形截面試件,如圖3-2所示
圖3-2拉伸試件
3.1.2拉伸試驗(yàn)原理
金屬拉伸實(shí)驗(yàn)是測定金屬材料力學(xué)性能的一個最基本的實(shí)驗(yàn)，是了解材料力學(xué)性能最全面，最方便的實(shí)驗(yàn)。本試驗(yàn)主要是測定低碳鋼在軸向靜載拉伸過程中的力學(xué)性能。在試驗(yàn)過程中，利用實(shí)驗(yàn)機(jī)的自動繪圖裝置可繪出低碳鋼的拉伸圖（如圖3-3所示）。由于試件在開始受力時，其兩端的夾緊部分在試驗(yàn)機(jī)的夾頭內(nèi)有一定的滑動，故繪出的拉伸圖最初一段是曲線。
圖3-3 試件拉伸圖
對于低碳鋼，在確定屈服載荷PS時，必須注意觀察試件屈服時測力度盤上主動針的轉(zhuǎn)動情況，國際規(guī)定主動針停止轉(zhuǎn)動時的恒定載荷或第一次回轉(zhuǎn)的最小載荷值為屈服載荷PS，故材料的屈服極限為
試件拉伸達(dá)到最大載荷之前，在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的。從最大載荷開始，試件產(chǎn)生頸縮，截面迅速變細(xì)，載荷也隨之減小。因此，測測力度盤上主動針開始回轉(zhuǎn)，而從動針則停留在最大載荷的刻度上，給我們指示出最大載荷Pb，則材料的強(qiáng)度極限為:
試件斷列后，將試件的斷口對齊，測量出斷裂后的標(biāo)距l(xiāng)1和斷口處的直徑d1 ，則材料的延伸率δ和截面收縮率Ψ分別為:
式中，l0 , A0分別為試驗(yàn)前的標(biāo)距和橫截面面積：L1 ,A1分別為試驗(yàn)后的標(biāo)距和斷口處的橫截面面積。
如果斷口不在試件距中部的三分之一區(qū)段內(nèi)，則應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用斷口移中法來計(jì)算試件拉斷后的標(biāo)距l(xiāng)1 。其具體方法是：試驗(yàn)前先在試件的標(biāo)距內(nèi)，用刻線器刻劃等間距的標(biāo)點(diǎn)或圓周11個，即將標(biāo)距長度分為10等份。試驗(yàn)后將拉斷的試件斷口對齊，如圖3-3所示，以斷口O為起點(diǎn)，在長段上取基本等于短段的格數(shù)得B點(diǎn)．當(dāng)長段所余格數(shù)為偶數(shù)時，如圖３-4（a）所示，則取所余格數(shù)的一半得C點(diǎn)，于是l1＝AB+2BC若長段所余格數(shù)為奇數(shù)時，如圖３-4（b）所示，可在長段上取所余格數(shù)減１之半得C點(diǎn)，再取所余格數(shù)加１之半得C1點(diǎn)，于是l1＝AB＋BC＋BC1
圖3-4 （a）;（b）
當(dāng)斷口非常接近試件兩端部，而與其端部的距離等于或小于直徑的兩倍時，需重作試驗(yàn)。
3.1.3拉伸試驗(yàn)特點(diǎn)
拉伸試驗(yàn)操作簡單、方便，通過獲得的應(yīng)力應(yīng)變曲線包含了大量信息，很容易看出材料的各項(xiàng)力學(xué)性能，如比例極限、彈性模量、屈服極限、強(qiáng)度極限等等，因此拉伸試驗(yàn)成為了應(yīng)用最廣泛的力學(xué)性能試驗(yàn)方法。
拉伸實(shí)驗(yàn)中材料在達(dá)到破壞前的變形是均勻的，能夠得到單向的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，但其缺點(diǎn)是難以獲得大的變形量，縮小了測試范圍。
3.2壓縮試驗(yàn)
壓縮試驗(yàn)主要用于測定材料的壓縮屈服極限以抗拉強(qiáng)度，并通過實(shí)驗(yàn)觀察材料在壓縮過程中的各種現(xiàn)象（主要是變形和破壞形式），以此來比較各種材料的壓縮機(jī)械性能的特點(diǎn)。以下主要以低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）的壓縮試驗(yàn)為例。
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