东莞金属材料力学性能测试

人们要有效地使用材料，首先要了解材料的力学性能以及影响材料力学性能的各种因素。每种材料的失效形式均与其相关的力学性能有关，如图3-1所示。结合材料的失效形式，人们可以通过设计实验来了解材料各方面的力学性能。以下主要介绍几种常见的金属材料力学性能试验，包括拉伸试验、压缩试验、扭转试验、硬度试验、冲击韧度试验、疲劳试验等。

图3-1 力学性能和失效形式的关系

3.1拉伸试验

金属力学性能试验方法是检测和评定冶金产品质量的重要手段之一，其中拉伸试验则是应用广泛的力学性能试验方法。拉伸性能指标是金属材料的研制、生产和验收主要的测试项目之一，拉伸试验过程中的各项强度和塑性性能指标是反映金属材料力学性能的重要参数。影响拉伸试验结果准确度的因素很多，主要包括试样、试验设备和仪器、拉伸性能测试技术和试验结果处理几大类：为获得准确可靠的，试验室间可比较的试验数据，将这些因素加以限定，使其影响减至小。

3.1.1拉伸试样

为了便于比较实验结果，按国家标准 GB228-76中的有关规定,实验材料要按上述标准做成比例试件,即

式中: l0 --试件的初始计算长度(即试件的标距);

A0  --试件的初始截面面积;

d0 --试件在标距内的初始直径。

实验室里使用的金属拉伸试件通常制成标准圆形截面试件,如图3-2所示

图3-2拉伸试件

3.1.2拉伸试验原理

金属拉伸实验是测定金属材料力学性能的一个基本的实验，是了解材料力学性能，方便的实验。本试验主要是测定低碳钢在轴向静载拉伸过程中的力学性能。在试验过程中，利用实验机的自动绘图装置可绘出低碳钢的拉伸图（如图3-3所示）。由于试件在开始受力时，其两端的夹紧部分在试验机的夹头内有的滑动，故绘出的拉伸图初一段是曲线。

图3-3 试件拉伸图

对于低碳钢，在确定屈服载荷PS时，注意观察试件屈服时测力度盘上主动针的转动情况，国际规定主动针停止转动时的恒定载荷或第一次回转的小载荷值为屈服载荷PS，故材料的屈服极限为

试件拉伸达到大载荷之前，在标距范围内的变形是均匀的。从大载荷开始，试件产生颈缩，截面迅速变细，载荷也随之减小。因此，测测力度盘上主动针开始回转，而从动针则停留在大载荷的刻度上，给我们指示出大载荷Pb，则材料的强度极限为:

试件断列后，将试件的断口对齐，测量出断裂后的标距l1和断口处的直径d1 ，则材料的延伸率δ和截面收缩率Ψ分别为:

式中，l0 , A0分别为试验前的标距和横截面面积：L1 ,A1分别为试验后的标距和断口处的横截面面积。

如果断口不在试件距中部的三分之一区段内，则应按国家标准规定采用断口移中法来计算试件拉断后的标距l1 。其具体方法是：试验前先在试件的标距内，用刻线器刻划等间距的标点或圆周11个，即将标距长度分为10等份。试验后将拉断的试件断口对齐，如图3-3所示，以断口O为起点，在长段上取基本等于短段的格数得B点．当长段所余格数为偶数时，如图３-4（a）所示，则取所余格数的一半得C点，于是l1＝AB+2BC若长段所余格数为奇数时，如图３-4（b）所示，可在长段上取所余格数减１之半得C点，再取所余格数加１之半得C1点，于是l1＝AB＋BC＋BC1

图3-4 （a）;（b）

当断口非常接近试件两端部，而与其端部的距离等于或小于直径的两倍时，需重作试验。