Ujian tegangan kekuatan digunakan terutamanya untuk menentukan keupayaan bahan logam untuk menahan kerosakan semasa proses peregangan, dan merupakan salah satu petunjuk penting untuk menilai sifat -sifat mekanik bahan.
1. Ujian tegangan
Ujian tegangan adalah berdasarkan prinsip asas mekanik bahan. Dengan menggunakan beban tegangan ke sampel bahan di bawah keadaan tertentu, ia menyebabkan ubah bentuk tegangan sehingga sampel pecah. Semasa ujian, ubah bentuk sampel eksperimen di bawah beban yang berbeza dan beban maksimum apabila rehat sampel direkodkan, untuk mengira kekuatan hasil, kekuatan tegangan dan penunjuk prestasi lain bahan.
Tekanan σ = f/a
σ adalah kekuatan tegangan (MPA)
F adalah beban tegangan (n)
A adalah kawasan keratan rentas spesimen
2. Lengkung tegangan
Analisis beberapa peringkat proses peregangan:
a. Dalam peringkat OP dengan beban kecil, pemanjangan berada dalam hubungan linear dengan beban, dan FP adalah beban maksimum untuk mengekalkan garis lurus.
b. Selepas beban melebihi FP, lengkung tegangan mula mengambil hubungan bukan linear. Sampel memasuki peringkat ubah bentuk awal, dan beban dikeluarkan, dan sampel boleh kembali ke keadaan asalnya dan ubah bentuk elastik.
c. Selepas beban melebihi FE, beban dikeluarkan, sebahagian daripada ubah bentuk dipulihkan, dan sebahagian daripada ubah bentuk sisa dikekalkan, yang dipanggil ubah bentuk plastik. Fe dipanggil had elastik.
d. Apabila beban meningkat lagi, lengkung tegangan menunjukkan gergaji. Apabila beban tidak meningkat atau berkurangan, fenomena pemanjangan berterusan sampel eksperimen dipanggil menghasilkan. Selepas menghasilkan, sampel mula menjalani ubah bentuk plastik yang jelas.
e. Selepas menghasilkan, sampel menunjukkan peningkatan rintangan ubah bentuk, pengerasan kerja dan pengukuhan ubah bentuk. Apabila beban mencapai FB, bahagian yang sama sampel menyusut dengan ketara. FB adalah had kekuatan.
f. Fenomena pengecutan membawa kepada penurunan kapasiti galas sampel. Apabila beban mencapai FK, sampel pecah. Ini dipanggil beban patah.
Kekuatan hasil
Kekuatan hasil adalah nilai tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh bahan logam dari permulaan ubah bentuk plastik untuk menyelesaikan patah apabila tertakluk kepada daya luaran. Nilai ini menandakan titik kritikal di mana peralihan bahan dari peringkat ubah bentuk elastik ke peringkat ubah bentuk plastik.
Klasifikasi
Kekuatan hasil atas: merujuk kepada tekanan maksimum sampel sebelum daya jatuh untuk kali pertama apabila menghasilkan berlaku.
Kekuatan hasil yang lebih rendah: merujuk kepada tekanan minimum dalam peringkat hasil apabila kesan sementara awal diabaikan. Oleh kerana nilai titik hasil yang lebih rendah agak stabil, ia biasanya digunakan sebagai penunjuk rintangan bahan, yang dipanggil titik hasil atau kekuatan hasil.
Formula pengiraan
Untuk kekuatan hasil atas: r = f / sₒ, di mana f adalah daya maksimum sebelum daya jatuh untuk kali pertama di peringkat hasil, dan Sₒ adalah kawasan keratan rentas asal sampel.
Untuk kekuatan hasil yang lebih rendah: r = f / sₒ, di mana f ialah daya minimum f mengabaikan kesan sementara awal, dan Sₒ adalah kawasan keratan rentas asal sampel.
Unit
Unit kekuatan hasil biasanya MPA (megapascal) atau n/mm² (Newton per milimeter persegi).
Contoh
Ambil keluli karbon rendah sebagai contoh, had hasilnya biasanya 207MPa. Apabila tertakluk kepada daya luaran yang lebih besar daripada had ini, keluli karbon rendah akan menghasilkan ubah bentuk kekal dan tidak dapat dipulihkan; Apabila tertakluk kepada daya luaran yang kurang daripada had ini, keluli karbon rendah boleh kembali ke keadaan asalnya.
Kekuatan hasil adalah salah satu petunjuk penting untuk menilai sifat -sifat mekanik bahan logam. Ia mencerminkan keupayaan bahan untuk menahan ubah bentuk plastik apabila tertakluk kepada daya luaran.
Kekuatan tegangan
Kekuatan tegangan adalah keupayaan bahan untuk menahan kerosakan di bawah beban tegangan, yang secara khusus dinyatakan sebagai nilai tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh bahan semasa proses tegangan. Apabila tegangan tegangan pada bahan melebihi kekuatan tegangannya, bahan akan mengalami ubah bentuk plastik atau patah.
Formula pengiraan
Formula pengiraan untuk kekuatan tegangan (σt) adalah:
σt = f / a
Di mana f ialah daya tegangan maksimum (Newton, n) yang spesimen dapat bertahan sebelum pecah, dan A adalah kawasan keratan rentas asal spesimen (milimeter persegi, mm²).
Unit
Unit kekuatan tegangan biasanya MPA (megapascal) atau N/mm² (Newton per milimeter persegi). 1 MPa adalah sama dengan 1,000,000 Newtons per meter persegi, yang juga sama dengan 1 N/mm².
Mempengaruhi faktor
Kekuatan tegangan dipengaruhi oleh banyak faktor, termasuk komposisi kimia, mikrostruktur, proses rawatan haba, kaedah pemprosesan, dan lain -lain. Bahan yang berbeza mempunyai kekuatan tegangan yang berbeza, jadi dalam aplikasi praktikal, adalah perlu untuk memilih bahan yang sesuai berdasarkan sifat mekanikal bahan.
Permohonan Praktikal
Kekuatan tegangan adalah parameter yang sangat penting dalam bidang sains bahan dan kejuruteraan, dan sering digunakan untuk menilai sifat -sifat mekanik bahan. Dari segi reka bentuk struktur, pemilihan bahan, penilaian keselamatan, dan lain -lain, kekuatan tegangan adalah faktor yang mesti dipertimbangkan. Sebagai contoh, dalam kejuruteraan pembinaan, kekuatan tegangan keluli adalah faktor penting dalam menentukan sama ada ia dapat menahan beban; Dalam bidang aeroangkasa, kekuatan tegangan bahan ringan dan kekuatan tinggi adalah kunci untuk memastikan keselamatan pesawat.
Kekuatan Keletihan:
Keletihan logam merujuk kepada proses di mana bahan dan komponen secara beransur -ansur menghasilkan kerosakan kumulatif kekal tempatan di satu atau beberapa tempat di bawah tekanan kitaran atau ketegangan kitaran, dan retak atau fraktur lengkap tiba -tiba berlaku selepas beberapa kitaran.
Ciri -ciri
Tiba -tiba dalam masa: Kegagalan keletihan logam sering berlaku secara tiba -tiba dalam masa yang singkat tanpa tanda -tanda yang jelas.
Lokasi dalam kedudukan: Kegagalan keletihan biasanya berlaku di kawasan tempatan di mana tekanan tertumpu.
Kepekaan terhadap alam sekitar dan kecacatan: Keletihan logam sangat sensitif terhadap alam sekitar dan kecacatan kecil di dalam bahan, yang mungkin mempercepatkan proses keletihan.
Mempengaruhi faktor
Amplitud Tekanan: Besarnya tekanan secara langsung mempengaruhi kehidupan keletihan logam.
Magnitud tekanan purata: Semakin besar tekanan purata, semakin pendek kehidupan keletihan logam.
Bilangan kitaran: Semakin banyak kali logam berada di bawah tekanan kitaran atau ketegangan, semakin serius pengumpulan kerosakan keletihan.
Langkah pencegahan
Mengoptimumkan pemilihan bahan: Pilih bahan dengan had keletihan yang lebih tinggi.
Mengurangkan kepekatan tekanan: Mengurangkan kepekatan tekanan melalui reka bentuk struktur atau kaedah pemprosesan, seperti menggunakan peralihan sudut bulat, meningkatkan dimensi keratan rentas, dll.
Rawatan permukaan: menggilap, menyembur, dan lain -lain pada permukaan logam untuk mengurangkan kecacatan permukaan dan meningkatkan kekuatan keletihan.
Pemeriksaan dan Penyelenggaraan: Secara kerap memeriksa komponen logam untuk segera mengesan dan membaiki kecacatan seperti retak; Mengekalkan bahagian yang terdedah kepada keletihan, seperti menggantikan bahagian yang dipakai dan mengukuhkan hubungan lemah.
Keletihan logam adalah mod kegagalan logam biasa, yang dicirikan oleh tiba -tiba, lokasi dan kepekaan terhadap alam sekitar. Amplitud tekanan, magnitud tekanan purata dan bilangan kitaran adalah faktor utama yang mempengaruhi keletihan logam.
Kurva SN: Menggambarkan kehidupan keletihan bahan di bawah tahap tekanan yang berbeza, di mana S mewakili tekanan dan n mewakili bilangan kitaran tekanan.
Formula pekali kekuatan keletihan:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Di mana (ka) adalah faktor beban, (kb) adalah faktor saiz, (kc) adalah faktor suhu, (kd) adalah faktor kualiti permukaan, dan (KE) adalah faktor kebolehpercayaan.
Ekspresi Matematik SN Curve:
(\ sigma^m n = c)
Di mana (\ sigma) adalah tekanan, n ialah bilangan kitaran tekanan, dan m dan c adalah pemalar bahan.
Langkah pengiraan
Tentukan pemalar bahan:
Tentukan nilai m dan c melalui eksperimen atau dengan merujuk kepada kesusasteraan yang berkaitan.
Tentukan Faktor Kepekatan Tekanan: Pertimbangkan bentuk dan saiz sebenar bahagian, serta kepekatan tekanan yang disebabkan oleh fillet, keyways, dan lain -lain, untuk menentukan faktor kepekatan tekanan K. Kirakan kekuatan keletihan: mengikut lengkung dan tekanan SN Faktor kepekatan, digabungkan dengan kehidupan reka bentuk dan tahap tekanan kerja bahagian, mengira kekuatan keletihan.
2. Plastik:
Plastik merujuk kepada harta bahan yang, apabila tertakluk kepada daya luaran, menghasilkan ubah bentuk kekal tanpa pecah apabila daya luaran melebihi had elastiknya. Deformasi ini tidak dapat dipulihkan, dan bahan tidak akan kembali ke bentuk asalnya walaupun daya luaran dikeluarkan.
Indeks plastisitas dan formula pengiraannya
Pemanjangan (δ)
Definisi: Pemanjangan adalah peratusan daripada jumlah ubah bentuk bahagian tolok selepas spesimen adalah tegangan patah dengan panjang tolok asal.
Formula: Δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Di mana l0 adalah panjang tolok asal spesimen;
L1 adalah panjang tolok selepas spesimen dipecahkan.
Pengurangan segmen (ψ)
Definisi: Pengurangan segmen adalah peratusan pengurangan maksimum di kawasan keratan rentas di titik leher selepas spesimen dipecahkan ke kawasan keratan rentas asal.
Formula: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Di mana F0 adalah kawasan keratan rentas asal spesimen;
F1 adalah kawasan keratan rentas di titik leher selepas spesimen dipecahkan.
3. Kekerasan
Kekerasan logam adalah indeks harta mekanikal untuk mengukur kekerasan bahan logam. Ia menunjukkan keupayaan untuk menahan ubah bentuk dalam jumlah tempatan pada permukaan logam.
Klasifikasi dan perwakilan kekerasan logam
Kekerasan logam mempunyai pelbagai kaedah klasifikasi dan perwakilan mengikut kaedah ujian yang berbeza. Terutamanya termasuk yang berikut:
Kekerasan Brinell (HB):
Skop permohonan: Secara umumnya digunakan apabila bahan itu lebih lembut, seperti logam bukan ferus, keluli sebelum rawatan haba atau selepas penyepuhlindapan.
Prinsip Ujian: Dengan saiz beban ujian tertentu, bola keluli yang keras atau bola karbida diameter tertentu ditekan ke permukaan logam yang akan diuji, dan beban dibongkar selepas masa yang ditentukan, dan diameter lekukan di permukaan yang akan diuji diukur.
Formula pengiraan: Nilai kekerasan Brinell adalah kuota yang diperoleh dengan membahagikan beban oleh kawasan permukaan sfera lekukan.
Kekerasan Rockwell (HR):
Skop permohonan: umumnya digunakan untuk bahan dengan kekerasan yang lebih tinggi, seperti kekerasan selepas rawatan haba.
Prinsip ujian: Sama seperti kekerasan Brinell, tetapi menggunakan probe yang berbeza (berlian) dan kaedah pengiraan yang berbeza.
Jenis: Bergantung pada aplikasi, terdapat HRC (untuk bahan kekerasan yang tinggi), HRA, HRB dan jenis lain.
Kekerasan Vickers (HV):
Skop permohonan: Sesuai untuk analisis mikroskop.
Prinsip Ujian: Tekan permukaan bahan dengan beban kurang daripada 120kg dan indenter konon di berlian dengan sudut puncak 136 °, dan bahagikan kawasan permukaan lubang indentasi bahan dengan nilai beban untuk mendapatkan nilai kekerasan Vickers.
Kekerasan Leeb (HL):
Ciri -ciri: Penguji kekerasan mudah alih, mudah diukur.
Prinsip Ujian: Gunakan lantunan yang dihasilkan oleh kepala bola impak selepas memberi kesan kepada permukaan kekerasan, dan mengira kekerasan dengan nisbah kelajuan pemulihan punch pada 1mm dari permukaan sampel ke kelajuan impak.
Masa Post: Sep-25-2024
