Der Zugstest der Festigkeit wird hauptsächlich verwendet, um die Fähigkeit von Metallmaterialien zu bestimmen, während des Dehnungsprozesses Schaden zu widerstehen, und ist einer der wichtigsten Indikatoren zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften von Materialien.
1. Zugtest
Der Zugtest basiert auf den Grundprinzipien der Materialmechanik. Durch die Anwendung einer Zuglast auf die Materialprobe unter bestimmten Bedingungen verursacht sie eine Zugverformung, bis die Probe bricht. Während des Tests die Verformung der experimentellen Probe unter verschiedenen Lasten und die maximale Belastung, wenn die Probenbrüche aufgezeichnet werden, um die Streckgrenze, die Zugfestigkeit und andere Leistungsindikatoren des Materials zu berechnen.
Spannung σ = f/a
σ ist die Zugfestigkeit (MPA)
F ist die Zuglast (n)
A ist der Querschnittsbereich des Exemplars
2. Zugkurve
Analyse mehrerer Stufen des Stretchingprozesses:
A. In der OP -Stufe mit einer kleinen Last steht die Dehnung in einer linearen Beziehung zur Last und FP ist die maximale Last, um die gerade Linie aufrechtzuerhalten.
B. Nachdem die Last FP überschreitet, nimmt die Zugkurve eine nichtlineare Beziehung auf. Die Probe tritt in die anfängliche Verformungsstufe ein, und die Last wird entfernt, und die Probe kann in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren und elastisch deformieren.
C. Nachdem die Last Fe überschreitet, wird die Last entfernt, ein Teil der Verformung wiederhergestellt und ein Teil der Restdeformation erhalten, was als plastische Verformung bezeichnet wird. Fe wird als elastische Grenze bezeichnet.
D. Wenn die Last weiter zunimmt, zeigt die Zugkurve Sägezahn. Wenn die Belastung nicht zunimmt oder abnimmt, wird das Phänomen der kontinuierlichen Dehnung der experimentellen Probe als Nachgeben bezeichnet. Nach dem Nachgeben beginnt die Probe einer offensichtlichen plastischen Verformung.
e. Nach dem Nachgeben zeigt die Probe einen Anstieg des Verformungsresistenz, die Verhärtung und Verformungsverstärkung. Wenn die Last FB erreicht, schrumpft der gleiche Teil der Probe stark. FB ist die Festigkeitsgrenze.
F. Das Schrumpfungsphänomen führt zu einer Abnahme der Lagerkapazität der Probe. Wenn die Last FK erreicht, bricht die Probe. Dies wird als Frakturlast bezeichnet.
Ertragsfestigkeit
Die Ertragsfestigkeit ist der maximale Spannungswert, den ein Metallmaterial vom Beginn der plastischen Verformung standhalten kann, um die Fraktur zu vervollständigen, wenn sie einer externen Kraft ausgesetzt ist. Dieser Wert markiert den kritischen Punkt, an dem das Material von der elastischen Verformungsstufe zur plastischen Verformungsstufe übergeht.
Einstufung
Obere Ertragsfestigkeit: Bezieht sich auf die maximale Spannung der Probe, bevor die Kraft zum ersten Mal abfällt, wenn nachgibt.
Niedrigere Ertragsfestigkeit: Bezieht sich auf die minimale Spannung in der Ertragsstufe, wenn der anfängliche vorübergehende Effekt ignoriert wird. Da der Wert des niedrigeren Ertragspunkts relativ stabil ist, wird er normalerweise als Indikator für den Materialwiderstand verwendet, der als Ertragspunkt oder Ertragsfestigkeit bezeichnet wird.
Berechnungsformel
Für die obere Ertragsfestigkeit: r = f / sₒ, wobei f die maximale Kraft vor der Kraft zum ersten Mal in der Ertragsstufe und Sₒ die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe ist.
Für die niedrigere Streckgrenze: r = f / sₒ, wobei f die minimale Kraft f ist, die den anfänglichen transienten Effekt ignoriert und Sₒ die ursprüngliche Querschnittsfläche der Probe ist.
Einheit
Die Einheit der Streckgrenze ist normalerweise MPA (Megapascal) oder N/mm² (Newton pro Quadratmillimeter).
Beispiel
Nehmen Sie als Beispiel mit niedrigem Kohlenstoffstahl, seine Streckgrenze beträgt normalerweise 207 mPa. Wenn eine externe Kraft, die größer als diese Grenze ist, ausgesetzt ist, erzeugt niedrige Kohlenstoffstahl eine dauerhafte Verformung und kann nicht wiederhergestellt werden. Bei einer externen Kraft unter dieser Grenze kann niedriger Kohlenstoffstahl in ihren ursprünglichen Zustand zurückkehren.
Die Ertragsstärke ist einer der wichtigsten Indikatoren für die Bewertung der mechanischen Eigenschaften von Metallmaterialien. Es spiegelt die Fähigkeit von Materialien wider, der plastischen Verformung zu widerstehen, wenn sie externen Kräften ausgesetzt sind.
Zugfestigkeit
Die Zugfestigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, bei einer Zugbelastung einer Schädigung zu widerstehen, die speziell als maximaler Spannungswert ausgedrückt wird, den das Material während des Zugprozesses standhalten kann. Wenn die Zugspannung des Materials seine Zugfestigkeit überschreitet, wird das Material eine plastische Verformung oder Fraktur unterzogen.
Berechnungsformel
Die Berechnungsformel für die Zugfestigkeit (σt) lautet:
σt = f / a
Wobei f die maximale Zugkraft (Newton, N) ist, die das Probe vor dem Brechen standhalten kann, und A ist die ursprüngliche Querschnittsfläche des Probens (Quadratmillimeter, mm²).
Einheit
Die Zugfestigkeit ist normalerweise MPA (Megapascal) oder N/mm² (Newton pro Quadratmillimeter). 1 MPa entspricht 1.000.000 Newtons pro Quadratmeter, was ebenfalls 1 n/mm² entspricht.
Einflussfaktoren
Die Zugfestigkeit wird durch viele Faktoren beeinflusst, einschließlich der chemischen Zusammensetzung, der Mikrostruktur, des Wärmebehandlungsprozesses, der Verarbeitungsmethode usw. Unterschiedliche Materialien haben unterschiedliche Zugfestigkeiten. Bei praktischen Anwendungen ist es erforderlich, geeignete Materialien basierend auf den mechanischen Eigenschaften der mechanischen Eigenschaften auszuwählen Materialien.
Praktische Anwendung
Die Zugfestigkeit ist ein sehr wichtiger Parameter im Bereich der Materialwissenschaft und -technik und wird häufig verwendet, um die mechanischen Eigenschaften von Materialien zu bewerten. In Bezug auf die Strukturdesign, die Materialauswahl, die Sicherheitsbewertung usw. ist die Zugfestigkeit ein Faktor, der berücksichtigt werden muss. Zum Beispiel ist die Zugfestigkeit von Stahl im Bauingenieurwesen ein wichtiger Faktor, um festzustellen, ob sie Lasten standhalten kann. Im Bereich der Luft- und Raumfahrt ist die Zugfestigkeit von leichten und hochfesten Materialien der Schlüssel zur Gewährleistung der Sicherheit von Flugzeugen.
Ermüdungsstärke:
Metallermüdung bezieht sich auf den Prozess, bei dem Materialien und Komponenten an einem oder mehreren Stellen unter zyklischer Spannung oder zyklischer Dehnung allmählich lokale kumulative Schäden erzeugen, und Risse oder plötzliche vollständige Frakturen treten nach einer bestimmten Anzahl von Zyklen auf.
Merkmale
Plötzlich in der Zeit: Metallmüdungsversagen tritt häufig plötzlich in kurzer Zeit ohne offensichtliche Anzeichen auf.
Lokalität in Position: Müdigkeitsversagen tritt normalerweise in lokalen Bereichen auf, in denen die Spannung konzentriert ist.
Empfindlichkeit gegenüber Umwelt und Defekt: Metallmüdung ist sehr empfindlich gegenüber der Umwelt und winzige Defekte im Material, die den Ermüdungsprozess beschleunigen können.
Einflussfaktoren
Spannungsamplitude: Die Spannungsgröße wirkt sich direkt auf die Ermüdungslebensdauer des Metalls aus.
Durchschnittliche Spannungsgröße: Je größer die durchschnittliche Spannung, desto kürzer die Müdigkeitslebensdauer des Metalls.
Anzahl der Zyklen: Je mehr Male das Metall unter zyklischer Spannung oder Belastung steht, desto schwerwiegender ist die Ansammlung von Ermüdungsschäden.
Vorbeugende Maßnahmen
Materialauswahl optimieren: Wählen Sie Materialien mit höheren Ermüdungsgrenzen aus.
Reduzierung der Spannungskonzentration: Reduzieren Sie die Spannungskonzentration durch strukturelle Konstruktions- oder Verarbeitungsmethoden, wie z.
Oberflächenbehandlung: Polieren, Sprühen usw. auf der Metalloberfläche, um Oberflächendefekte zu reduzieren und die Ermüdungsfestigkeit zu verbessern.
Inspektion und Wartung: Inspizieren Sie die Metallkomponenten regelmäßig, um Defekte wie Risse unverzüglich zu erkennen und zu reparieren. Halten Sie Teile anfällig für Müdigkeit, z. B. ersetzen abgenutzte Teile und die Verstärkung schwacher Glieder.
Metallermüdung ist ein üblicher Metallversagensmodus, der durch Plötzlichkeit, Lokalität und Empfindlichkeit gegenüber der Umwelt gekennzeichnet ist. Spannungsamplitude, durchschnittliche Spannungsgröße und Anzahl der Zyklen sind die Hauptfaktoren, die die Metallermüdung beeinflussen.
SN -Kurve: Beschreibt die Ermüdungslebensdauer von Materialien unter verschiedenen Spannungsniveaus, wobei S Spannung darstellt und N die Anzahl der Spannungszyklen darstellt.
Formel für Ermüdungsstärkekoeffizienten:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Wenn (Ka) der Lastfaktor ist, ist (KB) der Größenfaktor, (KC) der Temperaturfaktor, (KD) der Oberflächenqualitätsfaktor und (ke) der Zuverlässigkeitsfaktor.
SN -Kurve mathematischer Ausdruck:
(\ sigma^m n = c)
Wo (\ sigma) Spannung ist, n ist die Anzahl der Spannungszyklen, und M und C sind Materialkonstanten.
Berechnungsschritte
Bestimmen Sie die Materialkonstanten:
Bestimmen Sie die Werte von M und C durch Experimente oder durch Bezugnahme auf die relevante Literatur.
Bestimmen Sie den Spannungskonzentrationsfaktor: Betrachten Sie die tatsächliche Form und Größe des Teils sowie die Spannungskonzentration, die durch Filets, Schlüsselbahnen usw. verursacht wird, um den Spannungskonzentrationsfaktor K zu bestimmen. Berechnen Der Konzentrationsfaktor in Kombination mit dem Lebensdauer und dem Arbeitsstress des Teils des Teils berechnen Sie die Ermüdungsstärke.
2. Plastizität:
Die Plastizität bezieht sich auf die Eigenschaft eines Materials, das, wenn sie einer externen Kraft ausgesetzt ist, eine dauerhafte Verformung erzeugt, ohne zu brechen, wenn die äußere Kraft ihre elastische Grenze überschreitet. Diese Verformung ist irreversibel und das Material kehrt nicht in seine ursprüngliche Form zurück, selbst wenn die externe Kraft entfernt wird.
Plastizitätsindex und seine Berechnungsformel
Dehnung (δ)
Definition: Die Dehnung ist der Prozentsatz der Gesamtdeformation des Messgeräts, nachdem die Probe an die ursprüngliche Messlänge gebrochen ist.
Formel: δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Wo L0 die ursprüngliche Messlänge des Probens ist;
L1 ist die Messlänge, nachdem das Exemplar gebrochen wurde.
Segmentale Reduktion (ψ)
Definition: Die segmentale Reduktion ist der Prozentsatz der maximalen Reduzierung der Querschnittsfläche am Neckingpunkt, nachdem die Probe in den ursprünglichen Querschnittsbereich unterbrochen wurde.
Formel: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Wobei F0 der ursprüngliche Querschnittsbereich der Probe ist;
F1 ist der Querschnittsbereich am Neckernpunkt, nachdem die Probe gebrochen wurde.
3. Härte
Metallhärte ist ein mechanischer Eigenschaftsindex, um die Härte von Metallmaterialien zu messen. Es zeigt die Fähigkeit an, der Deformation im lokalen Volumen auf der Metalloberfläche zu widerstehen.
Klassifizierung und Darstellung von Metallhärte
Metallhärte hat eine Vielzahl von Klassifizierungs- und Repräsentationsmethoden gemäß verschiedenen Testmethoden. Fügen Sie hauptsächlich Folgendes hinzu:
Brinell -Härte (HB):
Anwendungsumfang: Im Allgemeinen verwendet, wenn das Material weicher ist, wie z. B. Nichteisenmetalle, Stahl vor der Wärmebehandlung oder nach dem Glühen.
Testprinzip: Bei einer bestimmten Größe der Testlast wird eine gehärtete Stahlkugel oder eine Carbidkugel mit einem bestimmten Durchmesser in die zu testen auf der zu testenden Oberfläche wird gemessen.
Berechnungsformel: Der Wert von Brinell Härte ist der Quotient, der durch Teilen der Last durch die sphärische Oberfläche der Eindrückung erhalten wird.
Rockwell -Härte (HR):
Anwendungsbereich: Im Allgemeinen für Materialien mit höherer Härte wie Härte nach Wärmebehandlung verwendet.
Testprinzip: Ähnlich wie die Härte von Brinell, jedoch unterschiedliche Sonden (Diamond) und verschiedene Berechnungsmethoden.
Typen: Abhängig von der Anwendung gibt es HRC (für Materialien mit hoher Härte), HRA, HRB und anderen Typen.
Vickers Härte (HV):
Anwendungsbereich: Geeignet für die Mikroskopanalyse.
Testprinzip: Drücken Sie die materielle Oberfläche mit einer Last von weniger als 120 kg und einem Diamant -Quadratkegeleinzug mit einem Scheitelpunktwinkel von 136 ° und teilen Sie die Oberfläche der Materiallinformationsgrube durch den Lastwert, um den Vickers -Härtewert zu erhalten.
Leebhärte (HL):
Merkmale: Tragbarer Härtenstester, einfach zu messen.
Testprinzip: Verwenden Sie den Absprung, der durch den Impact Ball -Kopf erzeugt wird, nachdem er die Härteoberfläche beeinflusst hat, und berechnen Sie die Härte durch das Verhältnis der Rückprallgeschwindigkeit des Stempels bei 1 mm von der Probenoberfläche zur Aufprallgeschwindigkeit.
Postzeit: Sep-25-2024
