Natezni test trdnosti se uporablja predvsem za določitev sposobnosti kovinskih materialov, da se upirajo poškodbam med postopkom raztezanja, in je eden od pomembnih kazalcev za oceno mehanskih lastnosti materialov.
1. natezni test
Natezni test temelji na osnovnih načelih mehanike materiala. Z uporabo natezne obremenitve na vzorcu materiala pod določenimi pogoji povzroči natezno deformacijo, dokler se vzorec ne zlomi. Med testom je deformacija eksperimentalnega vzorca pod različnimi obremenitvami in največjo obremenitev, ko se zabeleži prelomi vzorca, tako da izračunamo trdnost donosa, natezno trdnost in druge kazalnike zmogljivosti materiala.
Stres σ = f/a
σ je natezna trdnost (MPA)
F je natezna obremenitev (n)
A je območje prereza vzorca
2. Natezna krivulja
Analiza več stopenj procesa raztezanja:
a. V fazi OP z majhno obremenitvijo je raztezanje v linearnem razmerju z obremenitvijo, FP pa je največja obremenitev za vzdrževanje ravne črte.
b. Ko obremenitev presega FP, natezna krivulja začne prevzeti nelinearno razmerje. Vzorec vstopi v začetno stopnjo deformacije, obremenitev pa se odstrani, vzorec pa se lahko vrne v prvotno stanje in elastično deformira.
c. Ko obremenitev presega Fe, se obremenitev odstrani, del deformacije se obnovi in zadrži del preostale deformacije, ki se imenuje plastična deformacija. Fe se imenuje Elastična meja.
d. Ko se obremenitev še poveča, natezna krivulja prikazuje žago. Ko se obremenitev ne poveča ali zmanjša, se pojav neprekinjenega raztezka eksperimentalnega vzorca imenuje donosnost. Po donosu se vzorec začne doživljati očitno plastično deformacijo.
e. Po donosu vzorec kaže povečanje odpornosti na deformacijo, utrjevanje dela in krepitev deformacije. Ko obremenitev doseže FB, se isti del vzorca močno skrči. FB je meja trdnosti.
f. Pojav krčenja vodi do zmanjšanja ležajske sposobnosti vzorca. Ko obremenitev doseže FK, se vzorec zlomi. Temu pravimo obremenitev zloma.
Moč donosa
Moč donosa je največja vrednost napetosti, ki jo lahko kovinski material zdrži od začetka plastične deformacije, da dokonča zlom, če je podvržen zunanji sili. Ta vrednost označuje kritično točko, kjer material prehaja iz stopnje elastične deformacije v fazo plastične deformacije.
Klasifikacija
Moč zgornjega donosa: nanaša se na največji stres vzorca, preden se sila prvič spusti, ko pride do donosa.
Nižja trdnost donosa: nanaša se na minimalni stres v stopnji donosa, ko se začetni prehodni učinek prezre. Ker je vrednost spodnjega donosa relativno stabilna, se običajno uporablja kot pokazatelj upornosti materiala, imenovano točka donosa ali trdnost donosa.
Formula za izračun
Za moč zgornjega donosa: r = f / sₒ, kjer je F največja sila, preden silo prvič pade v stopnji donosa, in Sₒ je prvotno območje preseka vzorca.
Za nižjo trdnost donosa: r = f / sₒ, kjer je F minimalna sila F, ki ignorira začetni prehodni učinek, in Sₒ je prvotno območje preseka vzorca.
Enota
Enota trdnosti donosa je običajno MPA (megapascal) ali N/mm² (Newton na kvadratni milimeter).
Primer
Kot primer vzemite nizko ogljično jeklo, njegova meja donosa je običajno 207MPA. Če je podvržen zunanji sili, večji od te meje, bo nizko ogljično jeklo ustvarilo trajno deformacijo in ga ni mogoče obnoviti; Če je podvržen zunanji sili, ki je manjša od te meje, se lahko nizko ogljično jeklo vrne v prvotno stanje.
Moč donosa je eden od pomembnih kazalcev za oceno mehanskih lastnosti kovinskih materialov. Odseva sposobnost materialov, da se upirajo plastični deformaciji, če so podvrženi zunanjim silam.
Natezna trdnost
Natezna trdnost je sposobnost materiala, da se upira poškodbi pod natezno obremenitvijo, kar je posebej izraženo kot največja vrednost napetosti, ki jo material lahko zdrži med nateznim postopkom. Ko natezni stres na materialu presega natezno trdnost, bo material podvrgel plastični deformaciji ali zlomu.
Formula za izračun
Formula za izračun za natezno trdnost (σt) je:
σt = f / a
Kjer je F največja natezna sila (Newton, N), ki jo lahko zdrži pred razbitjem, in A je prvotno območje prereza vzorca (kvadratni milimeter, mm²).
Enota
Enota natezne trdnosti je običajno MPA (megapascal) ali N/mm² (Newton na kvadratni milimeter). 1 MPa je enak 1.000.000 Newtonov na kvadratni meter, kar je tudi 1 n/mm².
Vplivni dejavniki
Na natezno trdnost vplivajo številni dejavniki, vključno s kemično sestavo, mikrostrukturo, postopkom obdelave toplote, metodo obdelave itd. Različni materiali imajo različne natezne trdnosti, zato je v praktičnih aplikacijah izbrati ustrezne materiale, ki temeljijo na mehanskih lastnostih materiali.
Praktična uporaba
Natezna trdnost je zelo pomemben parameter na področju znanosti in inženiringa materialov in se pogosto uporablja za oceno mehanskih lastnosti materialov. Glede na strukturno zasnovo, izbiro materiala, oceno varnosti itd. Je natezna trdnost dejavnik, ki ga je treba upoštevati. Na primer, v gradbenem inženiringu je natezna trdnost jekla pomemben dejavnik pri določanju, ali lahko prenese obremenitve; Na področju vesoljskega vesolja je natezna trdnost lahkih in visokih materialov ključna za zagotavljanje varnosti zrakoplovov.
Moč utrujenosti:
Utrujenost kovin se nanaša na postopek, v katerem materiali in sestavni deli postopoma povzročajo lokalno trajno kumulativno poškodbo na enem ali več mestih pod cikličnim stresom ali cikličnim sevom, razpoke ali nenadni popolni zlomi pa se pojavijo po določenem številu ciklov.
Lastnosti
Nenadnost v času: odpoved utrujenosti kovin se pogosto pojavi nenadoma v kratkem času brez očitnih znakov.
Kraj v položaju: odpoved utrujenosti se običajno pojavi na lokalnih območjih, kjer je stres koncentriran.
Občutljivost za okolje in pomanjkljivosti: utrujenost kovin je zelo občutljiva na okolje in drobne okvare znotraj materiala, kar lahko pospeši postopek utrujenosti.
Vplivni dejavniki
Amplituda napetosti: obseg stresa neposredno vpliva na življenjsko dobo kovine.
Povprečna velikost stresa: večji kot je povprečni stres, krajša je življenjska doba utrujenosti kovine.
Število ciklov: Več ko je kovina pod cikličnim stresom ali obremenitvijo, resnejša je kopičenje poškodb utrujenosti.
Preventivni ukrepi
Optimizirajte izbiro materiala: Izberite materiale z večjimi omejitvami utrujenosti.
Zmanjšanje koncentracije napetosti: Zmanjšajte koncentracijo stresa s strukturnimi metodami oblikovanja ali obdelave, na primer uporaba zaobljenih vogalnih prehodov, povečanje dimenzij preseka itd.
Površinsko obdelavo: poliranje, škropljenje itd. Na kovinski površini, da zmanjšate okvare površin in izboljšajo trdnost utrujenosti.
Pregled in vzdrževanje: redno pregledujte kovinske komponente, da takoj odkrijete in popravijo napake, kot so razpoke; Ohranite dele, nagnjene k utrujenosti, kot so zamenjava obrabljenih delov in ojačitev šibkih povezav.
Utrujenost kovin je pogost način odpovedi kovine, za katerega je značilna nenadnost, kraj in občutljivost za okolje. Amplituda napetosti, povprečna velikost napetosti in število ciklov so glavni dejavniki, ki vplivajo na utrujenost kovin.
SN krivulja: Opisuje življenjsko dobo materialov pod različnimi stopnjami napetosti, kjer S predstavlja stres in N predstavlja število stresnih ciklov.
Formula koeficienta moči utrujenosti:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Kadar je (ka) faktor obremenitve, (KB) je faktor velikosti, (KC) je temperaturni faktor, (KD) je faktor kakovosti površine in (KE) faktor zanesljivosti.
SN krivulja matematičnega izraza:
(\ sigma^m n = c)
Kjer je (\ sigma) stres, je n število stresnih ciklov, M in C pa sta materialni konstanti.
Koraki izračuna
Določite konstante materiala:
Določite vrednosti M in C skozi poskuse ali s sklicevanjem na ustrezno literaturo.
Določite faktor koncentracije napetosti: upoštevajte dejansko obliko in velikost dela, pa tudi koncentracijo napetosti, ki jo povzročajo fileji, ključi itd. Koncentracijski faktor v kombinaciji z oblikovalsko življenjsko dobo in delovno stopnjo stresa dela izračuna trdnost utrujenosti.
2. plastičnost:
Plastičnost se nanaša na lastnost materiala, ki, ko je podvržen zunanji sili, povzroči trajno deformacijo, ne da bi se zlomil, ko zunanja sila presega njegovo elastično mejo. Ta deformacija je nepopravljiva in material se ne bo vrnil v prvotno obliko, tudi če se zunanja sila odstrani.
Indeks plastičnosti in njegova formula za izračun
Raztezanje (δ)
Opredelitev: Raztezanje je odstotek celotne deformacije oddelka po merilu po vzorcu natezno zlomljeno na prvotno dolžino merilnika.
Formula: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Kjer je L0 originalna dolžina merilnika vzorca;
L1 je dolžina merilnika po razbitju vzorca.
Segmentarno zmanjšanje (ψ)
Opredelitev: Zmanjšanje segmentiranja je odstotek največjega zmanjšanja območja prereza na vratni točki, potem ko se vzorec razbije na prvotno območje preseka.
Formula: ψ = (f0 - f1) / f0 × 100%
Kjer je F0 originalno območje prereza vzorca;
F1 je območje prereza na vratni točki, ko se vzorec razbije.
3. Trdota
Kovinska trdota je mehanski indeks lastnosti za merjenje trdote kovinskih materialov. Označuje sposobnost upiranja deformaciji v lokalni volumen na kovinski površini.
Razvrstitev in reprezentacija kovinske trdote
Kovinska trdota ima različne metode klasifikacije in reprezentacije v skladu z različnimi preskusnimi metodami. V glavnem vključujejo naslednje:
Brinell trdota (HB):
Obseg uporabe: Na splošno se uporablja, kadar je material mehkejši, na primer neželene kovine, jeklo pred toplotno obdelavo ali po žarjenju.
Načelo testa: Z določeno velikostjo testne obremenitve se na površino kovine stisne utrjena jeklena kroglica ali karbid na površini, ki jo je treba preizkusiti, se meri.
Formula za izračun: Vrednost trdote Brinell je količnik, pridobljen z deljenjem obremenitve s sferično površino vdolbine.
Rockwell trdota (HR):
Obseg uporabe: Na splošno se uporablja za materiale z večjo trdoto, kot je trdota po toplotni obdelavi.
Načelo preskusa: Podobno kot Brinellova trdota, vendar z uporabo različnih sond (diamantov) in različnih metod izračuna.
Vrste: Glede na aplikacijo obstajajo HRC (za materiale z visoko trdoto), HRA, HRB in druge vrste.
Vickers trdota (HV):
Obseg uporabe: primeren za analizo mikroskopa.
Načelo preskusa: Pritisnite površino materiala z obremenitvijo manj kot 120kg in vdolbino diamantnega kvadrata stožca s kotom vrha 136 ° in razdelite površino vdolbine materiala z vrednostjo obremenitve, da dobite vrednost trdote Vickers.
Trdota leeb (HL):
Značilnosti: Prenosni tester za trdoto, enostaven za merjenje.
Načelo preskusa: uporabite odskok, ki ga ustvari glava udarne kroglice, potem ko vpliva na površino trdote, in izračunajte trdoto z razmerjem hitrosti odboja udarca pri 1 mm od površine vzorca do hitrosti udarca.
Čas objave: september-25-2024
