De trekstest van sterkte wordt voornamelijk gebruikt om het vermogen van metaalmaterialen te bepalen om schade tijdens het stretchproces te weerstaan, en is een van de belangrijke indicatoren voor het evalueren van de mechanische eigenschappen van materialen.
1. Trekstest
De trekstest is gebaseerd op de basisprincipes van materiaalmechanica. Door onder bepaalde omstandigheden een trekbelasting op het materiaalmonster toe te passen, veroorzaakt het trekvervorming totdat het monster breekt. Tijdens de test is de vervorming van het experimentele monster onder verschillende belastingen en de maximale belasting wanneer de monsterbreuken worden geregistreerd, om de opbrengststerkte, treksterkte en andere prestatie -indicatoren van het materiaal te berekenen.
Stress σ = f/a
σ is de treksterkte (MPA)
F is de trekbelasting (n)
A is het dwarsdoorsnedegebied van het monster
2. Trekcurve
Analyse van verschillende fasen van het stretchproces:
A. In de OP -fase met een kleine belasting bevindt de verlenging een lineaire relatie met de belasting en FP is de maximale belasting om de rechte lijn te behouden.
B. Nadat de belasting groter is dan de FP, begint de trekcurve een niet-lineaire relatie te nemen. Het monster voert de initiële vervormingsfase in en de belasting wordt verwijderd en het monster kan terugkeren naar de oorspronkelijke toestand en elastisch vervormen.
C. Nadat de belasting groter is dan Fe, wordt de belasting verwijderd, wordt een deel van de vervorming hersteld en wordt een deel van de resterende vervorming behouden, die plastische vervorming wordt genoemd. Fe wordt de elastische limiet genoemd.
D. Wanneer de belasting verder toeneemt, toont de trekcurve zaagtand. Wanneer de belasting niet toeneemt of afneemt, wordt het fenomeen van continue verlenging van het experimentele monster opbrengst genoemd. Na de opbrengst begint het monster duidelijke plastische vervorming te ondergaan.
e. Na het opgeven vertoont het monster een toename van vervormingsweerstand, werkharden en vervormingversterking. Wanneer de belasting FB bereikt, krimpt hetzelfde deel van het monster scherp. FB is de sterkte limiet.
F. Het krimpfenomeen leidt tot een afname van het draagvermogen van het monster. Wanneer de belasting FK bereikt, breekt het monster. Dit wordt de breukbelasting genoemd.
Levert kracht op
De opbrengststerkte is de maximale spanningswaarde die een metaalmateriaal kan weerstaan vanaf het begin van plastische vervorming om breuk te voltooien wanneer ze worden onderworpen aan externe kracht. Deze waarde markeert het kritieke punt waar het materiaal van de elastische vervormingsfase naar de plastic vervormingsfase overgaat.
Classificatie
Bovenste opbrengststerkte: verwijst naar de maximale spanning van het monster voordat de kracht voor het eerst daalt wanneer de opbrengst optreedt.
Lagere opbrengststerkte: verwijst naar de minimale spanning in de opbrengstfase wanneer het initiële voorbijgaande effect wordt genegeerd. Omdat de waarde van het lagere opbrengstpunt relatief stabiel is, wordt deze meestal gebruikt als een indicator voor materiaalweerstand, het vloeig punt of de opbrengststerkte genoemd.
Berekeningsformule
Voor bovenste opbrengststerkte: r = f / sₒ, waarbij f de maximale kracht is voordat de kracht voor het eerst in de opbrengstfase daalt en Sₒ het oorspronkelijke dwarsdoorsnedegebied van het monster is.
Voor lagere opbrengststerkte: r = f / sₒ, waarbij f de minimale kracht is die het initiële tijdelijke effect negeert en Sₒ het oorspronkelijke dwarsdoorsnedegebied van het monster is.
Eenheid
De eenheid van opbrengststerkte is meestal MPA (megapascal) of N/mm² (Newton per vierkante millimeter).
Voorbeeld
Neem als voorbeeld laag koolstofstaal, de opbrengstlimiet is meestal 207MPa. Wanneer het wordt onderworpen aan een externe kracht die groter is dan deze limiet, zal laag koolstofstaal permanente vervorming produceren en kan niet worden hersteld; Bij onderworpen aan een externe kracht minder dan deze limiet, kan laag koolstofstaal terugkeren naar zijn oorspronkelijke toestand.
De opbrengststerkte is een van de belangrijke indicatoren voor het evalueren van de mechanische eigenschappen van metaalmaterialen. Het weerspiegelt het vermogen van materialen om plastic vervorming te weerstaan wanneer ze worden onderworpen aan externe krachten.
Treksterkte
Treksterkte is het vermogen van een materiaal om schade te weerstaan onder trekbelasting, die specifiek wordt uitgedrukt als de maximale spanningswaarde die het materiaal kan weerstaan tijdens het trekproces. Wanneer de trekspanning op het materiaal zijn treksterkte overschrijdt, zal het materiaal plastische vervorming of breuk ondergaan.
Berekeningsformule
De berekeningsformule voor treksterkte (σt) is:
σt = f / a
Waarbij F de maximale trekkracht is (Newton, N) die het monster kan weerstaan voordat het wordt gebroken, en A is het oorspronkelijke dwarsdoorsnedegebied van het monster (vierkante millimeter, mm²).
Eenheid
De eenheid van treksterkte is meestal MPA (megapascal) of N/mm² (Newton per vierkante millimeter). 1 MPa is gelijk aan 1.000.000 newton per vierkante meter, die ook gelijk is aan 1 N/mm².
Beïnvloedende factoren
Trekkingssterkte wordt beïnvloed door vele factoren, waaronder de chemische samenstelling, microstructuur, warmtebehandelingsproces, verwerkingsmethode, enz. Verschillen materialen.
Praktische toepassing
Trekkingssterkte is een zeer belangrijke parameter op het gebied van materiaalwetenschappen en engineering en wordt vaak gebruikt om de mechanische eigenschappen van materialen te evalueren. In termen van structureel ontwerp, materiaalselectie, veiligheidsbeoordeling, enz. Is treksterkte een factor die moet worden overwogen. In de bouwtechniek is bijvoorbeeld de treksterkte van staal een belangrijke factor bij het bepalen of deze de belastingen kan weerstaan; Op het gebied van ruimtevaart is de treksterkte van lichtgewicht en hoogwaardig materiaal de sleutel om de veiligheid van vliegtuigen te waarborgen.
Vermoeidheid:
Metaalvermoeidheid verwijst naar het proces waarin materialen en componenten geleidelijk lokale permanente cumulatieve schade veroorzaken in een of meerdere plaatsen onder cyclische stress of cyclische spanning, en scheuren of plotselinge complete fracturen treden op na een bepaald aantal cycli.
Functies
Plotseling in de tijd: falen van metalen vermoeidheid vindt vaak in een korte tijd plotseling plaats zonder duidelijke tekenen.
Plaats in positie: vermoeidheidsfalen treedt meestal op in lokale gebieden waar stress is geconcentreerd.
Gevoeligheid voor omgeving en defecten: metaalvermoeidheid is zeer gevoelig voor de omgeving en kleine defecten in het materiaal, wat het vermoeidheidsproces kan versnellen.
Beïnvloedende factoren
Stressamplitude: de omvang van stress beïnvloedt direct de vermoeidheidsleven van het metaal.
Gemiddelde stressgrootte: hoe groter de gemiddelde stress, hoe korter de vermoeidheidsleven van het metaal.
Aantal cycli: hoe meer keren het metaal onder cyclische stress of spanning staat, hoe ernstiger de ophoping van vermoeidheidsschade.
Preventieve maatregelen
Optimaliseer materiaalselectie: selecteer materialen met hogere vermoeidheidslimieten.
Vermindering van de stressconcentratie: verminder de spanningsconcentratie door structureel ontwerp- of verwerkingsmethoden, zoals het gebruik van afgeronde hoekovergangen, toenemende dwarsdoorsneden, enz.
Oppervlaktebehandeling: polijsten, spuiten, enz. Op het metaaloppervlak om oppervlaktefouten te verminderen en de vermoeidheidssterkte te verbeteren.
Inspectie en onderhoud: inspecteer regelmatig metalen componenten om definitief defecten zoals scheuren te detecteren en te repareren; Houd onderdelen vatbaar voor vermoeidheid, zoals het vervangen van versleten onderdelen en het versterken van zwakke schakels.
Metaalvermoeidheid is een veel voorkomende modus voor metaalfout, die wordt gekenmerkt door plotselingheid, plaats en gevoeligheid voor de omgeving. Stressamplitude, gemiddelde spanningsgrootte en aantal cycli zijn de belangrijkste factoren die de metaalvermoeidheid beïnvloeden.
SN Curve: beschrijft de vermoeidheidsleven van materialen onder verschillende stressniveaus, waarbij S stress vertegenwoordigt en N het aantal stresscycli vertegenwoordigt.
Vermoeidheidscoëfficiëntformule:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Waar (ka) de belastingsfactor is, (kb) is de groottefactor, (kc) is de temperatuurfactor, (kd) is de oppervlaktekwaliteitsfactor en (ke) is de betrouwbaarheidsfactor.
SN Curve Mathematical Expression:
(\ sigma^m n = c)
Waar (\ sigma) stress is, is N het aantal stresscycli en M en C materiaalconstanten.
Berekeningstappen
Bepaal de materiaalconstanten:
Bepaal de waarden van M en C door middel van experimenten of door te verwijzen naar relevante literatuur.
Bepaal de spanningsconcentratiefactor: overweeg de werkelijke vorm en grootte van het onderdeel, evenals de spanningsconcentratie veroorzaakt door filets, trappen, enz. Om de spanningsconcentratiefactor K te bepalen. Concentratiefactor, gecombineerd met het ontwerpleven en het werkstressniveau van het onderdeel, bereken de vermoeidheidssterkte.
2. Plasticiteit:
Plasticiteit verwijst naar het eigendom van een materiaal dat, wanneer onderworpen aan externe kracht, permanente vervorming voortbrengt zonder te breken wanneer de externe kracht zijn elastische limiet overschrijdt. Deze vervorming is onomkeerbaar en het materiaal zal niet terugkeren naar zijn oorspronkelijke vorm, zelfs als de externe kracht wordt verwijderd.
Plasticiteitsindex en zijn berekeningsformule
Rek (δ)
Definitie: Verlenging is het percentage van de totale vervorming van het meetgedeelte nadat het monster spanning is gebroken tot de oorspronkelijke meterlengte.
Formule: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Waarbij L0 de originele meterlengte van het monster is;
L1 is de meterlengte nadat het monster is verbroken.
Segmentale reductie (ψ)
Definitie: De segmentale reductie is het percentage van de maximale vermindering van het dwarsdoorsnedegebied aan het halsband nadat het monster is gebroken naar het oorspronkelijke dwarsdoorsnede.
Formule: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Waarbij F0 het oorspronkelijke dwarsdoorsnede-gebied van het monster is;
F1 is het dwarsdoorsnedegebied aan het halsband nadat het monster is gebroken.
3. Hardheid
Metaalhardheid is een mechanische eigenschapindex om de hardheid van metaalmaterialen te meten. Het geeft het vermogen aan om vervorming in het lokale volume op het metalen oppervlak te weerstaan.
Classificatie en weergave van metaalhardheid
Metaalhardheid heeft een verscheidenheid aan classificatie- en representatiemethoden volgens verschillende testmethoden. Omvatten voornamelijk het volgende:
Brinell Hardheid (HB):
Toepassingsbereik: over het algemeen gebruikt wanneer het materiaal zachter is, zoals non-ferrometalen, staal vóór warmtebehandeling of na het gloeien.
Testprincipe: met een bepaalde grootte van de testbelasting wordt een geharde stalen bal of carbidebal met een bepaalde diameter gedrukt in het te testen oppervlak van het metaal en de belasting wordt na een gespecificeerde tijd gelost en de diameter van de inspringing Op het oppervlak te testen wordt gemeten.
Berekeningsformule: de Brinell -hardheidswaarde is het quotiënt verkregen door de belasting te delen door het sferische oppervlak van de inspringing.
Rockwell Hardheid (HR):
Toepassingsbereik: over het algemeen gebruikt voor materialen met een hogere hardheid, zoals hardheid na warmtebehandeling.
Testprincipe: vergelijkbaar met Brinell -hardheid, maar met behulp van verschillende sondes (diamant) en verschillende berekeningsmethoden.
Typen: Afhankelijk van de toepassing zijn er HRC (voor materialen met hoge hardheid), HRA, HRB en andere typen.
Vickers Hardheid (HV):
Toepassingsbereik: geschikt voor microscoopanalyse.
Testprincipe: druk op het materiaaloppervlak met een belasting van minder dan 120 kg en een diamant vierkante kegel indenter met een hoekpunthoek van 136 °, en deel het oppervlak van de materiaal inkepingsput door de belastingswaarde om de hardheidswaarde van de Vickers te krijgen.
Leeb Hardheid (HL):
Functies: Portable Hardness Tester, gemakkelijk te meten.
Testprincipe: gebruik de bounce gegenereerd door de impactbalkop na het beïnvloeden van het hardheidsoppervlak en bereken de hardheid door de verhouding van de reboundsnelheid van de punch bij 1 mm van het monsteroppervlak tot de impactsnelheid.
Posttijd: SEP-25-2024
