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千姿百態(tài)的金屬材料,機(jī)械性能檢測(cè)有哪些?

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-09-28 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

發(fā)布時(shí)間:2019-03-07 熱度:

金屬是人類(lèi)應(yīng)用歷史*為悠久的材料之一。
金屬是現(xiàn)代生活生產(chǎn)中應(yīng)用*為廣泛的材料。
千姿百態(tài)的金屬材料逐漸成為支撐世界的基石,

金屬檢測(cè)也緊隨其發(fā)展腳步。

一、金屬材料的分類(lèi)

1. 按化學(xué)成分可分為:純金屬與合金。
由兩種或兩種以上金屬(或金屬與非金屬)構(gòu)成的材料稱(chēng)為合金。
2. 金屬與合金又可分為兩大類(lèi):即黑色金屬(或合金)和有色金屬(或合金)。
黑色金屬是指鐵碳合金,即鋼和鑄鐵。
有色金屬是指除黑色金屬之外的金屬及其合金。例如銅及銅合金(各種黃銅、青銅等)、鋁及鋁合金(鋁硅合金、鋁鎂合金等)
由于純金屬的冶煉、提純工藝相當(dāng)復(fù)雜,生產(chǎn)成本也相當(dāng)高,而且純金屬又受到自身某些特點(diǎn)和性能的約束,所以實(shí)際應(yīng)用*少。因此,人類(lèi)無(wú)論是在生產(chǎn)領(lǐng)域還是在生話領(lǐng)域中所用的金屬材料基本都是以合金為主,尤其以鋼和鑄鐵的應(yīng)用*為廣泛和普遍。

二、

金屬的機(jī)械性能檢測(cè)項(xiàng)目

在機(jī)械制造行業(yè),金屬的機(jī)械性能檢測(cè)指標(biāo)一般包括強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等。

(一)強(qiáng)度:


強(qiáng)度是金屬材料在外力作用下抵抗塑性變形和斷裂的能力。強(qiáng)度一般有許多項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo),在機(jī)械行業(yè)*為常用的是抗拉強(qiáng)度和屈服點(diǎn)(亦可稱(chēng)為屈服強(qiáng)度)。
1. 屈服點(diǎn)(σs或σ0.2)
它是指使拉伸試樣產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時(shí)的應(yīng)力。
對(duì)于許多沒(méi)有明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料,工程上規(guī)定以試樣產(chǎn)生0.2%塑性變形時(shí)的應(yīng)力作為該材料的屈服點(diǎn)。
在屈服點(diǎn)以下金屬發(fā)生的變形基本上是屬于彈性變形;而在屈服點(diǎn)以上金屬發(fā)生的變形則屬于塑性變形。


2. 抗拉強(qiáng)度(σb)
是指金屬材料在拉斷前所能承受的*大應(yīng)力。
屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度在選擇、評(píng)定金屬材料和設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)具有相當(dāng)重要的意義。由于機(jī)器零件在工作時(shí),通常是不允許發(fā)生塑性變形的,因此在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)多以屈服點(diǎn)作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。對(duì)于脆性材料,因在其斷裂前基本上不發(fā)生塑性變形,所以脆性材料沒(méi)有屈服點(diǎn),在強(qiáng)度計(jì)算時(shí),則以抗拉強(qiáng)度為依據(jù)。

(二)硬度:


金屬材料抵抗局部變形,特別是塑性變形、壓頭壓入痕跡的能力,稱(chēng)為硬度。硬度是反映金屬硬軟程度的一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。硬度直接影響到金屬材料的耐磨性和切削加工性能,這是因?yàn)樵跈C(jī)械加工、制造過(guò)程中,所用的模具、刃具、量具以及工件的耐磨表面都具有足夠高的硬度,才能夠保證它們的使用性能和壽命。若被切削加工的金屬零件的硬度過(guò)高,必然會(huì)給切削加工增加困難,甚至損害切削刀具。可見(jiàn)硬度是一項(xiàng)*為重要的機(jī)械性能指標(biāo),而且其應(yīng)用*為廣泛。
硬度與強(qiáng)度之間存在一定的換算關(guān)系,所以在零件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的技術(shù)條件中,通常只標(biāo)注出硬度要求。
金屬材料的硬度通常是采用硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)定,可直接讀出數(shù)值。常用的硬度試驗(yàn)方法有兩種:布氏硬度和洛氏硬度。



1. 布氏硬度(HB):
布氏硬度采用淬火鋼球或者硬質(zhì)合金鋼球作為壓頭,在一定載荷的作用下將壓頭壓入被測(cè)工件的表面,停留一定時(shí)間后,卸去載荷。然后采用專(zhuān)用的帶有刻度的放大鏡測(cè)量壓痕直徑,從壓痕直徑與硬度對(duì)照表讀出布氏硬度(HB)值。
布氏硬度壓痕面積比較大,所以測(cè)試比較準(zhǔn)確,硬度值比較穩(wěn)定。布氏硬度適用于金屬坯料但是不適于成品零件的檢查。
2. 洛氏硬度(HRC):
洛氏硬度采用圓錐體金剛石作為壓頭,在規(guī)定的載荷的作用下將壓頭垂直壓入被測(cè)金屬工件的表面,可以直接從洛氏硬度計(jì)的刻度表讀出洛氏硬度值(HRC)。?
洛氏硬度測(cè)試簡(jiǎn)單、迅速、壓痕面積很小,可以用于成品零件的檢驗(yàn)。?
無(wú)論布氏硬度實(shí)驗(yàn)還是洛氏硬度實(shí)驗(yàn),壓頭的壓痕面積均隨著被測(cè)金屬零件的硬度的升高而縮小。
硬度試驗(yàn)的設(shè)備簡(jiǎn)單,可在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn),操作簡(jiǎn)便迅速,不損壞被測(cè)金屬零件,是目前應(yīng)用十分普遍的一種檢測(cè)手段。

(三)塑性:


塑性是指金屬材料在發(fā)生塑性變形而不被破壞的能力。


1. 延伸率(伸長(zhǎng)率)(δ):
按照規(guī)定的尺寸制備試樣在試驗(yàn)設(shè)備上進(jìn)行拉伸,拉斷時(shí)試樣因變形而伸長(zhǎng)的部分與試樣原始長(zhǎng)度之比的百分?jǐn)?shù)就是該實(shí)驗(yàn)材料的延伸率。

2. 斷面收縮率(ψ):
金屬拉伸試樣在拉伸過(guò)程中隨著變性的發(fā)展,金屬拉伸試樣長(zhǎng)度不斷延伸,截面面積不斷縮小,直至拉斷。此時(shí),截面面積縮小的**值與原截面面積之比的百分?jǐn)?shù)就是該實(shí)驗(yàn)材料的斷面收縮率。
延伸率和斷面收縮率的值愈大,金屬的塑性愈好。良好的塑性不但是金屬材料能夠進(jìn)行軋制、鍛造、擠壓、沖壓、焊接的必要條件,而且在工作或使用過(guò)程中萬(wàn)一發(fā)生超載,由于零件**發(fā)生塑性變形,能夠避免發(fā)生突然斷裂。

(四)沖擊韌性(aK):


沖擊韌性通常采用擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定。測(cè)定時(shí),一般是將帶有缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣放在沖擊試驗(yàn)機(jī)上,然后用擺錘將其一次沖斷,并以式樣缺口處的單位截面面積上所吸收的沖擊功表示其沖擊韌度。


對(duì)于脆性材料,如鑄鐵、鑄鋼、淬火鋼等,其沖擊試驗(yàn),試樣一般不開(kāi)缺口,因?yàn)殚_(kāi)缺口的試樣沖擊值太低,難以比較不同材料沖擊性能的差異。
沖擊值得大小與很多因素有關(guān),如試樣的形狀、表面粗糙度、內(nèi)部組織、實(shí)驗(yàn)的環(huán)境溫度都有可能影響材料的沖擊值,所以,沖擊韌性一般僅作為選擇材料的參考。
實(shí)際上在諸多承受沖擊載荷的機(jī)器零件中,很小有是在大能量一次沖擊下而被破壞的,而大多是受到小能量多次重復(fù)沖擊而遭到破壞的。因此,在大能量、一次沖斷條件下測(cè)定出的沖擊韌性,雖然方法簡(jiǎn)單,但對(duì)于大多數(shù)在工作中受到小能量多次重復(fù)沖擊的零件就顯得不太適用。
沖擊實(shí)驗(yàn)和沖擊韌性對(duì)組織缺陷*為敏感,它能反映出材料品質(zhì)、宏觀缺陷和顯微組織等方面的變化,因此,沖擊試驗(yàn)是生產(chǎn)上用來(lái)檢驗(yàn)冶煉、熱加工、熱處理等工藝質(zhì)量的有效方法。

(五)疲勞強(qiáng)度(σ-1)


在實(shí)際使用過(guò)程中,絕大多數(shù)承受交變載荷的零件往往在其所受力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到它的強(qiáng)度*限時(shí)就突然發(fā)生了斷裂,這種現(xiàn)象稱(chēng)之為疲勞斷裂。發(fā)生疲勞斷裂時(shí)的臨界應(yīng)力(或稱(chēng)疲勞應(yīng)力)稱(chēng)之為疲勞強(qiáng)度。一般來(lái)講,運(yùn)動(dòng)機(jī)件如齒輪、連桿、曲軸、彈簧等的主要損壞形式就是疲勞斷裂。
產(chǎn)生疲勞斷裂的原因:金屬材料的缺陷(如氣孔、夾雜、晶界缺陷等);金屬表面的劃痕;以及零件制造過(guò)程中形成的溝、槽、尖角等。上述缺陷容易造成應(yīng)力集中現(xiàn)象,導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生微裂紋,這種微裂紋隨交變載荷作用次數(shù)的增加而逐漸擴(kuò)展加深,直至不能承受所加的交變載荷而突然發(fā)生斷裂。

各種機(jī)械設(shè)備中90%的材料都是由金屬制造的,由于金屬的選材不當(dāng)或使用不當(dāng)會(huì)造成材料的過(guò)早失效,嚴(yán)重的可能會(huì)發(fā)生重大事故。通過(guò)以上

五種金屬機(jī)械性能檢測(cè),產(chǎn)品使用前對(duì)原材料、半成品或成品的檢測(cè),來(lái)保證機(jī)械工程中質(zhì)量控制的舵向,駛達(dá)安全的彼岸。



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