Die treksterktetoets word hoofsaaklik gebruik om die vermoë van metaalmateriale om skade te weerstaan tydens die strekproses te bepaal, en is een van die belangrike aanwysers vir die evaluering van die meganiese eienskappe van materiale.
1. Trektoets
Die trektoets is gebaseer op die basiese beginsels van materiaalmeganika. Deur 'n treklas op die materiaalmonster onder sekere toestande toe te pas, veroorsaak dit trekvervorming totdat die monster breek. Tydens die toets word die vervorming van die eksperimentele monster onder verskillende vragte en die maksimum las wanneer die monster breek aangeteken, om sodoende die opbrengssterkte, treksterkte en ander prestasie-aanwysers van die materiaal te bereken.
Spanning σ = F/A
σ is die treksterkte (MPa)
F is die trekbelasting (N)
A is die deursnee-area van die monster
2. Trekkromme
Ontleding van verskeie stadiums van die strekproses:
a. In die OP-stadium met 'n klein las, is die verlenging in 'n lineêre verhouding met die las, en Fp is die maksimum las om die reguit lyn te handhaaf.
b. Nadat die las Fp oorskry, begin die trekkurwe 'n nie-lineêre verwantskap aanneem. Die monster gaan die aanvanklike vervormingstadium binne, en die las word verwyder, en die monster kan terugkeer na sy oorspronklike toestand en elasties vervorm.
c. Nadat die las Fe oorskry, word die las verwyder, 'n deel van die vervorming word herstel en 'n deel van die oorblywende vervorming word behou, wat plastiese vervorming genoem word. Fe word die elastiese limiet genoem.
d. Wanneer die las verder toeneem, wys die trekkurwe saagtand. Wanneer die las nie toeneem of afneem nie, word die verskynsel van voortdurende verlenging van die eksperimentele monster opbrengs genoem. Na opbrengs begin die monster duidelike plastiese vervorming ondergaan.
e. Na opbrengs toon die monster 'n toename in vervormingsweerstand, werkverharding en vervormingversterking. Wanneer die las Fb bereik, krimp dieselfde deel van die monster skerp. Fb is die sterkte limiet.
f. Die krimpverskynsel lei tot 'n afname in die dravermoë van die monster. Wanneer die vrag Fk bereik, breek die monster. Dit word die fraktuurlading genoem.
Lewer krag
Opbrengsterkte is die maksimum spanningswaarde wat 'n metaalmateriaal kan weerstaan vanaf die begin van plastiese vervorming tot volledige breuk wanneer dit aan eksterne krag onderwerp word. Hierdie waarde dui die kritieke punt aan waar die materiaal van die elastiese vervormingstadium na die plastiese vervormingstadium oorgaan.
Klassifikasie
Boonste vloeisterkte: verwys na die maksimum spanning van die monster voordat die krag vir die eerste keer daal wanneer vloei plaasvind.
Laer opbrengssterkte: verwys na die minimum spanning in die opbrengsstadium wanneer die aanvanklike verbygaande effek geïgnoreer word. Aangesien die waarde van die onderste opbrengspunt relatief stabiel is, word dit gewoonlik gebruik as 'n aanduiding van materiaalweerstand, genaamd opbrengspunt of opbrengssterkte.
Berekening formule
Vir boonste vloeisterkte: R = F / Sₒ, waar F die maksimum krag is voordat die krag vir die eerste keer in die vloeistadium daal, en Sₒ die oorspronklike deursnee-area van die monster is.
Vir laer treksterkte: R = F / Sₒ, waar F die minimum krag is F wat die aanvanklike verbygaande effek ignoreer, en Sₒ die oorspronklike deursnee-area van die monster is.
Eenheid
Die eenheid van opbrengssterkte is gewoonlik MPa (megapascal) of N/mm² (Newton per vierkante millimeter).
Voorbeeld
Neem lae koolstofstaal as 'n voorbeeld, sy opbrengslimiet is gewoonlik 207MPa. Wanneer dit onderwerp word aan 'n eksterne krag groter as hierdie limiet, sal lae koolstof staal permanente vervorming produseer en kan nie herstel word nie; wanneer dit onderwerp word aan 'n eksterne krag minder as hierdie limiet, kan lae koolstof staal terugkeer na sy oorspronklike toestand.
Opbrengsterkte is een van die belangrike aanwysers vir die evaluering van die meganiese eienskappe van metaalmateriale. Dit weerspieël die vermoë van materiale om plastiese vervorming te weerstaan wanneer dit aan eksterne kragte onderwerp word.
Treksterkte
Treksterkte is die vermoë van 'n materiaal om skade onder trekbelasting te weerstaan, wat spesifiek uitgedruk word as die maksimum spanningswaarde wat die materiaal tydens die trekproses kan weerstaan. Wanneer die trekspanning op die materiaal sy treksterkte oorskry, sal die materiaal plastiese vervorming of breuk ondergaan.
Berekening formule
Die berekeningsformule vir treksterkte (σt) is:
σt = F/A
Waar F die maksimum trekkrag (Newton, N) is wat die monster kan weerstaan voordat dit breek, en A is die oorspronklike deursnee-area van die monster (vierkante millimeter, mm²).
Eenheid
Die eenheid van treksterkte is gewoonlik MPa (megapascal) of N/mm² (Newton per vierkante millimeter). 1 MPa is gelyk aan 1 000 000 Newton per vierkante meter, wat ook gelyk is aan 1 N/mm².
Beïnvloedende faktore
Treksterkte word deur baie faktore beïnvloed, insluitend die chemiese samestelling, mikrostruktuur, hittebehandelingsproses, verwerkingsmetode, ens. Verskillende materiale het verskillende treksterktes, dus in praktiese toepassings is dit nodig om geskikte materiale te kies gebaseer op die meganiese eienskappe van die materiaal.
Praktiese toepassing
Treksterkte is 'n baie belangrike parameter op die gebied van materiaalwetenskap en ingenieurswese, en word dikwels gebruik om die meganiese eienskappe van materiale te evalueer. In terme van strukturele ontwerp, materiaalkeuse, veiligheidsbeoordeling, ens., is treksterkte 'n faktor wat in ag geneem moet word. Byvoorbeeld, in konstruksie-ingenieurswese is die treksterkte van staal 'n belangrike faktor om te bepaal of dit vragte kan weerstaan; op die gebied van lugvaart is die treksterkte van liggewig en hoësterkte materiale die sleutel om die veiligheid van vliegtuie te verseker.
Moegheid krag:
Metaalmoegheid verwys na die proses waarin materiale en komponente geleidelik plaaslike permanente kumulatiewe skade op een of meer plekke onder sikliese spanning of sikliese spanning veroorsaak, en krake of skielike volledige breuke voorkom na 'n sekere aantal siklusse.
Kenmerke
Skielikheid in tyd: Metaalmoegheidsmislukking kom dikwels skielik binne 'n kort tydperk voor sonder duidelike tekens.
Ligging in posisie: Moegheidsmislukking kom gewoonlik voor in plaaslike gebiede waar stres gekonsentreer is.
Sensitiwiteit vir omgewing en defekte: Metaalmoegheid is baie sensitief vir die omgewing en klein defekte binne die materiaal, wat die moegheidsproses kan versnel.
Beïnvloedende faktore
Spanningsamplitude: Die omvang van spanning beïnvloed direk die moegheidslewe van die metaal.
Gemiddelde spanningsgrootte: Hoe groter die gemiddelde spanning, hoe korter is die vermoeidheidslewe van die metaal.
Aantal siklusse: Hoe meer kere die metaal onder sikliese spanning of vervorming is, hoe ernstiger is die ophoping van moegheidskade.
Voorkomende maatreëls
Optimaliseer materiaalkeuse: Kies materiale met hoër moegheidslimiete.
Verminder spanningskonsentrasie: Verminder spanningskonsentrasie deur strukturele ontwerp of verwerkingsmetodes, soos die gebruik van geronde hoekoorgange, verhoging van deursnee-afmetings, ens.
Oppervlakbehandeling: Poleer, spuit, ens. op die metaaloppervlak om oppervlakdefekte te verminder en moegheidssterkte te verbeter.
Inspeksie en onderhoud: Inspekteer gereeld metaalkomponente om defekte soos krake stiptelik op te spoor en te herstel; onderhou dele wat geneig is tot moegheid, soos die vervanging van verslete dele en die versterking van swak skakels.
Metaalmoegheid is 'n algemene metaalversakingsmodus, wat gekenmerk word deur skielikheid, ligging en sensitiwiteit vir die omgewing. Spanningsamplitude, gemiddelde spanningsgrootte en aantal siklusse is die hooffaktore wat metaalmoegheid beïnvloed.
SN-kromme: beskryf die uitputtingslewe van materiale onder verskillende spanningsvlakke, waar S spanning voorstel en N die aantal spanningsiklusse verteenwoordig.
Moegheid sterkte koëffisiënt formule:
(Kf = Ka \cdot Kb \cdot Kc \cdot Kd \cdot Ke)
Waar (Ka) die lasfaktor is, (Kb) die groottefaktor is, (Kc) die temperatuurfaktor is, (Kd) die oppervlakkwaliteitsfaktor en (Ke) die betroubaarheidsfaktor is.
SN-kromme wiskundige uitdrukking:
(\sigma^m N = C)
Waar (\sigma) spanning is, is N die aantal spanningsiklusse, en m en C is materiaalkonstantes.
Berekeningstappe
Bepaal die materiaalkonstantes:
Bepaal die waardes van m en C deur eksperimente of deur na relevante literatuur te verwys.
Bepaal die spanningskonsentrasiefaktor: Oorweeg die werklike vorm en grootte van die onderdeel, sowel as die spanningskonsentrasie wat veroorsaak word deur filette, spiebane, ens., om die spanningskonsentrasiefaktor K te bepaal. Bereken moegheidssterkte: Volgens die SN-kromme en spanning konsentrasiefaktor, gekombineer met die ontwerplewe en werkspanningsvlak van die onderdeel, bereken die moegheidssterkte.
2. Plastisiteit:
Plastisiteit verwys na die eienskap van 'n materiaal wat, wanneer dit aan eksterne krag onderwerp word, permanente vervorming veroorsaak sonder om te breek wanneer die eksterne krag sy elastiese limiet oorskry. Hierdie vervorming is onomkeerbaar, en die materiaal sal nie terugkeer na sy oorspronklike vorm nie, selfs al word die eksterne krag verwyder.
Plastisiteitsindeks en sy berekeningsformule
Verlenging (δ)
Definisie: Verlenging is die persentasie van die totale vervorming van die maatseksie nadat die monster tot die oorspronklike maatlengte gebreek is.
Formule: δ = (L1 – L0) / L0 × 100%
Waar L0 die oorspronklike maatlengte van die monster is;
L1 is die maatlengte nadat die monster gebreek is.
Segmentele vermindering (Ψ)
Definisie: Die segmentale vermindering is die persentasie van die maksimum vermindering in die deursnee-area by die nekpunt nadat die monster tot die oorspronklike deursnee-area gebreek is.
Formule: Ψ = (F0 – F1) / F0 × 100%
Waar F0 die oorspronklike deursnee-area van die monster is;
F1 is die deursnee-area by die nekpunt nadat die monster gebreek is.
3. Hardheid
Metaalhardheid is 'n meganiese eienskapindeks om die hardheid van metaalmateriale te meet. Dit dui op die vermoë om vervorming in die plaaslike volume op die metaaloppervlak te weerstaan.
Klassifikasie en voorstelling van metaalhardheid
Metaalhardheid het 'n verskeidenheid klassifikasie- en voorstellingsmetodes volgens verskillende toetsmetodes. Sluit hoofsaaklik die volgende in:
Brinell hardheid (HB):
Omvang van toepassing: Word algemeen gebruik wanneer die materiaal sagter is, soos nie-ysterhoudende metale, staal voor hittebehandeling of na uitgloeiing.
Toetsbeginsel: Met 'n sekere grootte toetslading word 'n geharde staalbal of karbiedbal van 'n sekere deursnee in die oppervlak van die metaal wat getoets moet word ingedruk, en die vrag word na 'n bepaalde tyd en die deursnee van die inkeping afgelaai. op die oppervlak wat getoets moet word, word gemeet.
Berekeningsformule: Die Brinell-hardheidswaarde is die kwosiënt wat verkry word deur die las te deel deur die sferiese oppervlakte van die inkeping.
Rockwell hardheid (HR):
Omvang van toepassing: Word gewoonlik gebruik vir materiale met hoër hardheid, soos hardheid na hittebehandeling.
Toetsbeginsel: Soortgelyk aan Brinell-hardheid, maar met verskillende probes (diamant) en verskillende berekeningsmetodes.
Tipes: Afhangende van die toepassing, is daar HRC (vir hoë hardheid materiale), HRA, HRB en ander tipes.
Vickers hardheid (HV):
Omvang van toepassing: Geskik vir mikroskoopanalise.
Toetsbeginsel: Druk die materiaaloppervlak met 'n las van minder as 120 kg en 'n diamant vierkantige keëlinspringer met 'n hoekpunt van 136°, en deel die oppervlakarea van die materiaalinspringput deur die laswaarde om die Vickers-hardheidswaarde te kry.
Leeb-hardheid (HL):
Kenmerke: Draagbare hardheidstoetser, maklik om te meet.
Toetsbeginsel: Gebruik die bons wat deur die impakbalkop gegenereer word nadat dit op die hardheidoppervlak geraak het, en bereken die hardheid deur die verhouding van die terugslagspoed van die pons op 1 mm vanaf die monsteroppervlak tot die impakspoed.
Postyd: 25-Sep-2024
