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1、钣金技能培训第1页，本讲稿共56页第一章第一章 钢材力学性能试验钢材力学性能试验 取样基本知识取样基本知识第2页，本讲稿共56页 力学性能试验是对材料的各种力学性能指标进行测力学性能试验是对材料的各种力学性能指标进行测定的一门实验学科定的一门实验学科,其测定的对象被称为试样。所谓其测定的对象被称为试样。所谓试样试样,就是经机加工或未经机加工后具有合格尺寸且满足试验要求就是经机加工或未经机加工后具有合格尺寸且满足试验要求状态的样坯。状态的样坯。由于很多力学性能试验都带有破坏性由于很多力学性能试验都带有破坏性,不可能不可能将一批材料都作为试样进行试验来评价该材料的质量将一批材料都作为试样进行试验来
2、评价该材料的质量,而而只能抽取一批材料中的一部分进行试验只能抽取一批材料中的一部分进行试验,根据试验的结果根据试验的结果对这批材料的质量做出某种判别对这批材料的质量做出某种判别,因此因此,试样的真正意义在于试样的真正意义在于它能代表所在的一批材料它能代表所在的一批材料,这样这样,正确取样就成了准确评定材正确取样就成了准确评定材料性能的重要环节。料性能的重要环节。第3页，本讲稿共56页第一节试样类型及取样原则第一节试样类型及取样原则一、力学性能试验的试样类型一、力学性能试验的试样类型力学性能试验的试样可分为力学性能试验的试样可分为3种类型种类型(一一)从原材料上直接取样从原材料上直接取样 从原材
3、料上直接切取样坯从原材料上直接切取样坯,然后加工成标准规定的试然后加工成标准规定的试样样,如型材、棒材、板材等（目前我们厂只有板材）。如型材、棒材、板材等（目前我们厂只有板材）。(二二)从产品从产品(结构或零部件结构或零部件)的一定部位上取样的一定部位上取样 一般是最薄弱、最危险的部位上切取样坯一般是最薄弱、最危险的部位上切取样坯,加工成一加工成一定尺寸的试样。定尺寸的试样。第4页，本讲稿共56页(三三)把实物作为样品把实物作为样品 即把结构或零部件作为样品即把结构或零部件作为样品,直接进行力学性能试验直接进行力学性能试验,如弹簧、螺栓、齿轮、轴承等如弹簧、螺栓、齿轮、轴承等。第5页，本讲稿共
4、56页二、取样的原则二、取样的原则(一一)取样对力学性能试验结果的影响取样对力学性能试验结果的影响 取样部位、取样方向和取样数量取样部位、取样方向和取样数量是对材料性能试验是对材料性能试验结果影响较大的结果影响较大的3个因素个因素,被称为取样三要素。被称为取样三要素。第6页，本讲稿共56页1.取样部位取样部位 由于金属材料在冷热变形加工过程中由于金属材料在冷热变形加工过程中,变形量不会处处变形量不会处处均匀均匀,材料内部的各种缺陷分布和金属组织也不均匀材料内部的各种缺陷分布和金属组织也不均匀,因此因此,在产品的不同部位取样时在产品的不同部位取样时,力学性能试验结果必然不同。如力学性能试验结果必
5、然不同。如大直径圆钢的中心部位的抗拉强度就低于其他部位的抗拉强大直径圆钢的中心部位的抗拉强度就低于其他部位的抗拉强度度。第7页，本讲稿共56页2.取样方向取样方向 钢材轧制或锻造时钢材轧制或锻造时,金属沿主加工变形方向流动金属沿主加工变形方向流动,晶粒被拉晶粒被拉长并排成行长并排成行,且夹杂也沿主加工变形方向排列且夹杂也沿主加工变形方向排列,由此造成材料由此造成材料性能的各向异性。纵向试样性能的各向异性。纵向试样(试样纵向轴线与主加工方向试样纵向轴线与主加工方向平行平行)和横向试样和横向试样(试样纵向轴向与主加工方向垂直试样纵向轴向与主加工方向垂直)有较大的有较大的差异差异,如薄板材纵向试样的
6、抗拉强度如薄板材纵向试样的抗拉强度,下屈服强度都高于横下屈服强度都高于横向试样向试样,断面收缩率更是远远大于横向试样。断面收缩率更是远远大于横向试样。第8页，本讲稿共56页3.取样数量取样数量 某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏感感,因此因此,一个试样的试验结果的可信度太低一个试样的试验结果的可信度太低,但取样数量太多但取样数量太多,则造成人力、材料和时间的浪费则造成人力、材料和时间的浪费,为了确定最小取样数量为了确定最小取样数量,应应根据试验类型、产品和材料性能的用途、试验结果的分散性以根据试验类型、产品和材料性能的用途、试验结果
7、的分散性以及经济因素对具体问题进行具体分析。如冲击性能试验结果往及经济因素对具体问题进行具体分析。如冲击性能试验结果往往就比较分散往就比较分散,一般每次取一般每次取3个试样进行试验。个试样进行试验。第9页，本讲稿共56页(二二)样品的代表性样品的代表性 由于取样部位、方向对试验结果有影响由于取样部位、方向对试验结果有影响,因此必须对取样因此必须对取样的部位和方向做统一的规定的部位和方向做统一的规定,这样不同的人或不同的试验室对这样不同的人或不同的试验室对同一产品所做的力学性能试验结果才可以相互比较。国家标准同一产品所做的力学性能试验结果才可以相互比较。国家标准GB/T2975-1998钢及钢产
8、品力学性能试验取样位置及试钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备样制备对钢和钢产品力学性能试验的取样位置包括取样方向对钢和钢产品力学性能试验的取样位置包括取样方向做了一般性的规定。做了一般性的规定。当在实际零部件上取样时当在实际零部件上取样时,一般取其最危险、最薄弱的部位一般取其最危险、最薄弱的部位,因为最薄弱、最危险处的力学性能决定了产品的性能。此外因为最薄弱、最危险处的力学性能决定了产品的性能。此外,还应考虑试样的受力状态与零部件的受力状态相一致还应考虑试样的受力状态与零部件的受力状态相一致,否则试否则试验就失去了意义。验就失去了意义。第10页，本讲稿共56页三、切取样坯的方法三、切取样
9、坯的方法常用的样坯切取方法有冷剪法、火焰切割法、砂轮常用的样坯切取方法有冷剪法、火焰切割法、砂轮片切割法、锯切法等片切割法、锯切法等,无论采取哪种方法无论采取哪种方法,都应遵循以下都应遵循以下原则原则:（1）样坯都应在外观及尺寸合格的钢材上切取）样坯都应在外观及尺寸合格的钢材上切取;（2）切取样坯时）切取样坯时,应防止因过热、加工硬化而影响应防止因过热、加工硬化而影响其力学及工艺性能其力学及工艺性能;（3）取样时）取样时,应对样坯和试样做出不影响其性能的标应对样坯和试样做出不影响其性能的标记记,以保证试样始终能识别取样的位置和方向。以保证试样始终能识别取样的位置和方向。第11页，本讲稿共56页
10、第12页，本讲稿共56页第二节钢材的取样位置第二节钢材的取样位置GB/T2975-1998对型钢、条钢、钢板和钢管的拉伸、对型钢、条钢、钢板和钢管的拉伸、冲击和弯曲试验的取样位置做了一般性规定。其中当在冲击和弯曲试验的取样位置做了一般性规定。其中当在钢材表面切取弯曲试样时钢材表面切取弯曲试样时,如机加工和试验机能力允许如机加工和试验机能力允许,应制备成全截面或全厚度的弯曲试样应制备成全截面或全厚度的弯曲试样;如机加工和试验机如机加工和试验机能力有限能力有限,则弯曲试样也应至少保留一个原表面。则弯曲试样也应至少保留一个原表面。第13页，本讲稿共56页图110在钢板上切取拉伸样坯的位置一、钢板一、
11、钢板钢板应在宽度的钢板应在宽度的1/4处切取拉伸、冲击和弯曲样坯处切取拉伸、冲击和弯曲样坯。第14页，本讲稿共56页二、样坯的切取二、样坯的切取(一一)切取方法切取方法 从焊接试板上切取样坯时从焊接试板上切取样坯时,尽量采用机械切削的方法尽量采用机械切削的方法,应考虑其加工余量应考虑其加工余量,在任何情况下都必须保证受试部分的在任何情况下都必须保证受试部分的金属不在切割影响区内。金属不在切割影响区内。第15页，本讲稿共56页(二二)切取方位切取方位1.对于多层焊缝的样坯如无特殊规定时对于多层焊缝的样坯如无特殊规定时,应尽量靠近焊缝后应尽量靠近焊缝后一侧的表层切取一侧的表层切取,但封底焊除外。但
12、封底焊除外。2.拉伸样坯焊接接头拉伸样坯原则上取试板全厚度。拉伸样坯焊接接头拉伸样坯原则上取试板全厚度。3.弯曲样坯焊接接头横弯样坯原则上取试板的全厚度。侧弯曲样坯焊接接头横弯样坯原则上取试板的全厚度。侧弯曲样坯的宽度应为试板的厚度。弯曲样坯的宽度应为试板的厚度。4.焊接接头及堆焊金属硬度样坯分别垂直于焊缝轴线和沿焊接接头及堆焊金属硬度样坯分别垂直于焊缝轴线和沿堆焊长度方向的相应区段切取。堆焊长度方向的相应区段切取。第16页，本讲稿共56页(三三)切取数量切取数量如相关标准或产品制造规范无另外注明时如相关标准或产品制造规范无另外注明时,各种试验方法各种试验方法的样坯数量如下的样坯数量如下:接头
13、拉伸不少于接头拉伸不少于1个个;整管接头拉伸整管接头拉伸1个个;管接头剖条拉伸不少于管接头剖条拉伸不少于2个个;正弯、背弯、侧弯各不少于正弯、背弯、侧弯各不少于1个个;纵弯不少于纵弯不少于2个个;接头冲击不少于接头冲击不少于3个个;管接头压扁不管接头压扁不少于少于1个个;接头及堆焊硬度不少于接头及堆焊硬度不少于l个。个。第17页，本讲稿共56页第二章第二章 金属材料的拉伸试验金属材料的拉伸试验第18页，本讲稿共56页 拉伸试验是材料力学性能测试中最常见的试验方法之一。拉伸试验是材料力学性能测试中最常见的试验方法之一。试验中的弹性变形、塑性变形、断裂等各阶段真实地反映试验中的弹性变形、塑性变形、
14、断裂等各阶段真实地反映了材料抵抗外力作用的全过程。拉伸试验是在应力状态为了材料抵抗外力作用的全过程。拉伸试验是在应力状态为单向、温度恒定、以及应变速率为单向、温度恒定、以及应变速率为0.0001一一0.01m/s的条的条件下进行的。件下进行的。操作简单，便于试样加工。操作简单，便于试样加工。第19页，本讲稿共56页 通过拉伸试验可以得到材料的基本力学性能指标通过拉伸试验可以得到材料的基本力学性能指标,如如弹性模量、泊松比、屈服强度、规定非比例延伸强度、抗弹性模量、泊松比、屈服强度、规定非比例延伸强度、抗拉强度、断后伸长率、断面收缩率、应变硬化指数和塑性拉强度、断后伸长率、断面收缩率、应变硬化指
15、数和塑性应变比等。应变比等。拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据拉伸试验所得到的材料强度和塑性性能数据,对于设计对于设计和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量和选材、新材料的研制、材料的采购和验收、产品的质量控制、设备的安全和评估控制、设备的安全和评估,都有很重要的应用价值和参考价都有很重要的应用价值和参考价值值,有些则直接以拉伸试验的结杲为依据。有些则直接以拉伸试验的结杲为依据。第20页，本讲稿共56页一、拉伸时的物理现象一、拉伸时的物理现象 等截面杆件试样在拉伸试验时等截面杆件试样在拉伸试验时,宏观上可以看到宏观上可以看到试样被逐渐均匀拉长试样被逐渐均匀拉长,然后在某一等截面
16、处变细然后在某一等截面处变细,直到直到在该处断裂在该处断裂(图图2-2)。上述过程一般可分为弹性变形、屈。上述过程一般可分为弹性变形、屈服变形、均匀塑性变形、局部塑性变形服变形、均匀塑性变形、局部塑性变形4个阶段。材料试个阶段。材料试验机上的自动记录装置可以以力为纵坐标验机上的自动记录装置可以以力为纵坐标,变形为横坐标变形为横坐标,记录力记录力变形曲线变形曲线,即拉伸图即拉伸图(图图2-3)。下面以。下面以45号钢为号钢为例来说明例来说明。第21页，本讲稿共56页 试样试样 伸长伸长 产生缩颈产生缩颈 断裂断裂 图图23 45#钢拉伸时力伸长曲线钢拉伸时力伸长曲线图图2-2试样在拉伸时的伸长和
17、断裂过程试样在拉伸时的伸长和断裂过程 第22页，本讲稿共56页(一一)弹性变形阶段弹性变形阶段Oa段，试样的伸长与外力成正比例直线段，试样的伸长与外力成正比例直线关系服从虎克定律。关系服从虎克定律。ab段为弹性变形中的段为弹性变形中的非线性阶段。非线性阶段。(二二)屈服阶段屈服阶段 水平线段水平线段cd,该线段对应的外力即为屈服该线段对应的外力即为屈服力力(分为上、下屈服力分为上、下屈服力,分别以分别以FeH和和FeL表表示。示。(三三)均匀塑性变形阶段均匀塑性变形阶段随着变形量的增加金属不断被强化随着变形量的增加金属不断被强化，de段的不断上升段的不断上升。(四四)局部塑性变形阶段局部塑性变
18、形阶段截面不断缩小截面不断缩小,并且载荷下降并且载荷下降,产生了缩颈现产生了缩颈现象象。局部塑性变形的。局部塑性变形的 e所对应的力所对应的力Fm为最为最大外力大外力。第23页，本讲稿共56页图2-5不同材料拉伸的应力应变曲线（a）是低碳钢的）是低碳钢的曲线。它有锯齿状的屈服阶段曲线。它有锯齿状的屈服阶段,分上、下屈服分上、下屈服,均匀塑性变形后产生缩均匀塑性变形后产生缩颈颈,然后试样断裂。然后试样断裂。（b）是中碳钢的）是中碳钢的曲线。它有屈服阶段曲线。它有屈服阶段,但波动微小但波动微小,几乎成一直线几乎成一直线,均匀塑性变形后产生均匀塑性变形后产生缩颈缩颈,然后试样断裂。然后试样断裂。（c
19、）是淬火后低、中温回火钢的）是淬火后低、中温回火钢的曲线。它无可见的屈服阶段曲线。它无可见的屈服阶段,试样产生均匀塑性变形并缩试样产生均匀塑性变形并缩颈后断裂。颈后断裂。（d）是铸铁、淬火钢等较脆材料的）是铸铁、淬火钢等较脆材料的曲线。它不仅无屈服阶段曲线。它不仅无屈服阶段,而且在产生少量均匀塑而且在产生少量均匀塑性变形后就突然断裂。性变形后就突然断裂。第24页，本讲稿共56页二、术语二、术语 (一一)基本术语基本术语 1.平行长度平行长度Lc：试样两头部或两夹持部分：试样两头部或两夹持部分(不带头试不带头试 样样)之间的平行长度。之间的平行长度。2.试样标距试样标距 （1）原始标距）原始标距
20、L 0:试验前试验前,测量试样伸长所标记的测量试样伸长所标记的 标距标距长度。长度。（2）断后标距）断后标距Lu：:试样拉断后试样拉断后,将断口对接在一起时将断口对接在一起时试样的标距长度。试样的标距长度。第25页，本讲稿共56页(二二)与应力有关的术语与应力有关的术语l.屈服强度屈服强度(I)上屈服强度上屈服强度ReH：试样发生屈服：试样发生屈服,并且外力首次下并且外力首次下降前的最大应力。降前的最大应力。(2)下屈服强度下屈服强度ReL:不记初始瞬时效应时不记初始瞬时效应时,屈服阶段中屈服阶段中的最小应力。的最小应力。2.抗拉强度抗拉强度Rm:试样受外力试样受外力(屈服阶段之前不计屈服阶段
21、之前不计)拉断过程中所承受的最拉断过程中所承受的最大名义应力。大名义应力。第26页，本讲稿共56页(三三)与伸长有关的术语与伸长有关的术语1.伸长率伸长率(1)断后伸长率断后伸长率A:试样拉断后试样拉断后,原始标距部分的伸长与原始标距部分的伸长与原始标距的百分比。原始标距的百分比。(2)断裂总伸长率断裂总伸长率At:试样在断裂时刻试样在断裂时刻,原始标距的总伸原始标距的总伸长长(弹性伸长加塑性伸长弹性伸长加塑性伸长)与原始标距的百分比。与原始标距的百分比。(3)最大力下的非比例伸长率最大力下的非比例伸长率Ag:试样拉至最大力下时试样拉至最大力下时,原始标距的非比例伸长与原始标距的百分比。原始标
22、距的非比例伸长与原始标距的百分比。(4)最大力下的总伸长率最大力下的总伸长率Agt:试样拉至最大力下时试样拉至最大力下时,原始原始标距的伸长标距的伸长(弹性伸长加塑性伸长弹性伸长加塑性伸长)与原始标距的百分比。与原始标距的百分比。第27页，本讲稿共56页第二节金属拉伸试样第二节金属拉伸试样一、拉伸试样的分类一、拉伸试样的分类(一一)按产品形状分类按产品形状分类 拉伸试样按金属产品形状的不同可以分为板材拉伸试样按金属产品形状的不同可以分为板材(薄带薄带)试样、棒材试样、管材试样、线材试样、型材试样及试样、棒材试样、管材试样、线材试样、型材试样及铸件试样等种类。根据其形状及试验目的的不同铸件试样等
23、种类。根据其形状及试验目的的不同,试样试样可以进行机加工可以进行机加工,也可以采用不经加工的原始截面试样。标也可以采用不经加工的原始截面试样。标准中规定的试样主要类型见表准中规定的试样主要类型见表2-1。第28页，本讲稿共56页第29页，本讲稿共56页(二二)按按L0与与S0的关系分类的关系分类 由于同一种材料测定的断后伸长率由于同一种材料测定的断后伸长率A值与它的比值与它的比值有关值有关,因此因此,K值相同的试样称为比例试样。通常值相同的试样称为比例试样。通常把把K=5.65称为短比例试样称为短比例试样,记为记为A;K=11.3称为长称为长比例试样比例试样A11.3,圆截面长（短）标距为圆截
24、面长（短）标距为10d（5d）；）；矩形截面比例试样的标距为矩形截面比例试样的标距为 和和 ,试验时试验时,一般优先选用短比例试样一般优先选用短比例试样,但要保证原始但要保证原始标距不小标距不小15mm,否则否则,建议采用长比例试样或其建议采用长比例试样或其他类型试样。对于截面较小的薄带试样他类型试样。对于截面较小的薄带试样 第30页，本讲稿共56页 以及某些异型截面试样以及某些异型截面试样,由于其标距短或截面不用由于其标距短或截面不用测量测量(例如例如:只测定延伸率只测定延伸率)可以采用可以采用L0为为50mm、100mm、200mm的定标距试样。它的标距与试样的定标距试样。它的标距与试样截
25、面不存在比例关系截面不存在比例关系。二、试样的形状及尺寸二、试样的形状及尺寸(矩形试样矩形试样)第31页，本讲稿共56页厚度大于厚度大于0.1mm的板的板(带带)材料一般采用矩形截面试样，应优先选用材料一般采用矩形截面试样，应优先选用K5.65的短比例的短比例试样试样,原板材可通过机加工减薄原板材可通过机加工减薄,其宽厚比不大于其宽厚比不大于8:1。若短比例试样的。若短比例试样的L0小于小于15mm,则应则应选用选用K11.3的长比例试样。薄带试样还可采用标距为的长比例试样。薄带试样还可采用标距为50mm或或80mm的定标距试样。的定标距试样。第32页，本讲稿共56页三、机加工要求三、机加工要
26、求1.试样在机加工过程中要防止冷变形或受热而影响其力学性试样在机加工过程中要防止冷变形或受热而影响其力学性能能,通常以切削加工为宜通常以切削加工为宜,进刀深度要适当进刀深度要适当,并充分冷却并充分冷却;特别是最后特别是最后一道切削或磨削的深度不宜过大一道切削或磨削的深度不宜过大,以免影响性能。以免影响性能。2.对于矩形试样对于矩形试样,一般要保留原表面层并防止损伤。试样一般要保留原表面层并防止损伤。试样上的毛刺要清除上的毛刺要清除,尖锐棱边应倒圆尖锐棱边应倒圆,但半径不宜过大。试样允许但半径不宜过大。试样允许矫直矫直,但应防止矫正力对力学性能产生显著影响。对于不测定断但应防止矫正力对力学性能产
27、生显著影响。对于不测定断后伸长率的试样可不经矫正直接进行试验。后伸长率的试样可不经矫正直接进行试验。3.不经机加工铸件试样表面上的夹砂、夹渣、毛刺、飞边等必不经机加工铸件试样表面上的夹砂、夹渣、毛刺、飞边等必须加以清除。须加以清除。第33页，本讲稿共56页4.加工后加工后,试样的尺寸和表面粗糙度应符合规定的要求试样的尺寸和表面粗糙度应符合规定的要求,表面不应有显著的横向刀痕、磨痕或机械损伤、明显表面不应有显著的横向刀痕、磨痕或机械损伤、明显的淬火变形或裂纹以及其他可见的冶金缺陷。的淬火变形或裂纹以及其他可见的冶金缺陷。第34页，本讲稿共56页第三节试验设备第三节试验设备拉力试验机拉力试验机拉力
28、试验机是拉伸试验的主要设备。它主要有拉力试验机是拉伸试验的主要设备。它主要有加载机构、夹样机构、记录机构和测力机构加载机构、夹样机构、记录机构和测力机构4部分组部分组成。目前主要分为机械式、液压式、电子万能以及电成。目前主要分为机械式、液压式、电子万能以及电液式几类。无论试验机是哪一种类型液式几类。无论试验机是哪一种类型,拉伸试验所用的拉伸试验所用的机器应满足以下要求机器应满足以下要求:达到试验机检定的达到试验机检定的1级精度级精度;有加载调速装置有加载调速装置;有数据记录或显示装置有数据记录或显示装置;由计量由计量部门定期进行检定部门定期进行检定。第35页，本讲稿共56页第四节第四节强度指标
29、和塑性指标的测定强度指标和塑性指标的测定一、准备工作一、准备工作(一一)测量原始截面积测量原始截面积 测量试样原始截面尺寸时测量试样原始截面尺寸时,应按下表，根据所测得的应按下表，根据所测得的试样尺寸试样尺寸,计算横截面积计算横截面积S0并至少保留并至少保留4位有效数字。位有效数字。第36页，本讲稿共56页试验横截面尺寸分辨力 不大于0.10.50.52.02.010.010.00.0010.0050.010.051.1.量具或测量装置的分辩力量具或测量装置的分辩力第37页，本讲稿共56页2.2.原始横截面积（原始横截面积（原始横截面积（原始横截面积（S S 0 0）的测定）的测定）的测定）的
30、测定(1)原始横截面积（原始横截面积（S o）的测定结果，至少要保留）的测定结果，至少要保留4位有效位有效数字数字;(2)对于厚度对于厚度3mm的薄板，的薄板，（S o）的测定应准确到）的测定应准确到2%；(3)其它试样类型的原始横截面积（其它试样类型的原始横截面积（S o）的测定应准确）的测定应准确到到1%；(4)圆形试样相应的原始平均直径的测定应准确到：圆形试样相应的原始平均直径的测定应准确到：0.5%；(5)断后最小横截面积（断后最小横截面积（Su）应准确到：）应准确到：2%，相应的断，相应的断后最小横截面平均直径应准确到：后最小横截面平均直径应准确到：1%。第38页，本讲稿共56页矩形
31、和弧形横截面试样宽度和厚度测量部位和方向矩形和弧形横截面试样宽度和厚度测量部位和方向矩形和弧形横截面试样宽度和厚度测量部位和方向矩形和弧形横截面试样宽度和厚度测量部位和方向第39页，本讲稿共56页3.3.原始横截面积的计算原始横截面积的计算原始横截面积的计算原始横截面积的计算矩形样原始横截面积的计算公式：矩形样原始横截面积的计算公式：S o=ab圆形试样原始横截面积的计算公式：圆形试样原始横截面积的计算公式：S o=1/4d2 管段试样原始全截面面积的计算公式：管段试样原始全截面面积的计算公式：S o=a(Da)圆管纵向弧形试样原始横截面积的计算公式：圆管纵向弧形试样原始横截面积的计算公式：当
32、当b/D0.25时，时，S o=ab 当当b/D0.17时，时，S o=ab 第40页，本讲稿共56页4.4.原始标距（原始标距（原始标距（原始标距（LoLo）的标记）的标记）的标记）的标记对于比例试样，应将原始标距的计算值修约至对于比例试样，应将原始标距的计算值修约至5mm的倍数，的倍数，中间数值应向较大一方修约。原始标距的标记应准确到中间数值应向较大一方修约。原始标距的标记应准确到1%。第41页，本讲稿共56页二、强度指标测定二、强度指标测定(一一)上、下屈服强度的测定上、下屈服强度的测定GB/T228-2002标准中规定了最常用的测定方标准中规定了最常用的测定方 法是图解法法是图解法和指
33、针法。和指针法。对有明显屈服规象的材料对有明显屈服规象的材料,应测定其上、下屈服强度应测定其上、下屈服强度;无明显屈服现象的材料无明显屈服现象的材料,按要求按要求(一般为一般为0.2%）测定规定非）测定规定非比例延伸强度或规定残余延伸强度。比例延伸强度或规定残余延伸强度。第42页，本讲稿共56页（1 1）图解法（包括自动测定方法）图解法（包括自动测定方法）图解法（包括自动测定方法）图解法（包括自动测定方法）测定上、下屈服强度测定上、下屈服强度测定上、下屈服强度测定上、下屈服强度 从力从力延伸或力延伸或力位移曲线图上读取首次下降前位移曲线图上读取首次下降前的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的
34、最小力或的最大力和不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小力或屈服平台的恒定力。将其分别除以试样横截面积屈服平台的恒定力。将其分别除以试样横截面积S0得到得到上屈服强度和下屈服强度。上屈服强度和下屈服强度。第43页，本讲稿共56页判定上屈服强度和下屈服强度位置的基本原则判定上屈服强度和下屈服强度位置的基本原则判定上屈服强度和下屈服强度位置的基本原则判定上屈服强度和下屈服强度位置的基本原则a)屈服前的第一个峰值应力判为上屈服强度，不管其后的屈服前的第一个峰值应力判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比它小。峰值应力比它大或比它小。b)屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍屈服阶段中如呈现两个
35、或两个以上的谷值应力，舍去第一个谷值应力不计，取其余谷值应力之中最小者判去第一个谷值应力不计，取其余谷值应力之中最小者判为下屈服强度。为下屈服强度。c)屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度；屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度；如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第一个平如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第一个平台应力为下屈服强度。台应力为下屈服强度。d)正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。正确的判定结果应是下屈服强度一定低于上屈服强度。第44页，本讲稿共56页第45页，本讲稿共56页（2 2）指针法测定上、下屈服强度）指针法测定上、下屈服强度）指针法
36、测定上、下屈服强度）指针法测定上、下屈服强度读取表盘指针首次回转前指示的最大力判为上屈服力读取表盘指针首次回转前指示的最大力判为上屈服力FeH；指针只有一次回转，取回转的最小力判为下屈服力指针只有一次回转，取回转的最小力判为下屈服力FeL；指针多次回转，则不记第一次指针多次回转，则不记第一次 回转，取其余回转指示的最回转，取其余回转指示的最低力判为下屈服力低力判为下屈服力FeL。第46页，本讲稿共56页（五）抗拉强度（五）抗拉强度（五）抗拉强度（五）抗拉强度（RmRm）的测定的测定的测定的测定（1）图解法（包括自动测定方法）图解法（包括自动测定方法）试验时，对试样连续加力记录力试验时，对试样连
37、续加力记录力延伸或力延伸或力位移曲位移曲线，直至超过抗拉强度相应的最大力，以此力除以试样线，直至超过抗拉强度相应的最大力，以此力除以试样原始横截面积（原始横截面积（So）即可得到抗拉强度（即可得到抗拉强度（Rm）Rm=Fm/So第47页，本讲稿共56页图图2-172-17最大力位置的判定最大力位置的判定第48页，本讲稿共56页2）指针方法）指针方法 指针方法是通过人工读取测力表盘中屈服指针方法是通过人工读取测力表盘中屈服阶段之后的最大力值，然后通过计算得到抗拉阶段之后的最大力值，然后通过计算得到抗拉强度。强度。无明显屈服现象的金属材料，则读取试验过无明显屈服现象的金属材料，则读取试验过程中的最
38、大力。程中的最大力。第49页，本讲稿共56页(二二)断后伸长率断后伸长率1、直测发：如拉断处到最邻近标距端点的距离大于、直测发：如拉断处到最邻近标距端点的距离大于1/3 L0时，时，直接测量标距两端点间的距离。直接测量标距两端点间的距离。2、移位法：如拉断处到最邻近标距端点的距离小于或等于、移位法：如拉断处到最邻近标距端点的距离小于或等于1/3 L0时，按移位法测定断后标距。时，按移位法测定断后标距。第50页，本讲稿共56页移位法移位法:如果试样拉断处到标距端点的距离小于如果试样拉断处到标距端点的距离小于1/3L。时，则根据原始标。时，则根据原始标距内的小标点数值距内的小标点数值,以试样拉断处
39、为中心以试样拉断处为中心,向两侧数小标点数向两侧数小标点数,直到其数值达直到其数值达到原始标距内的小标点数到原始标距内的小标点数,断样较短的一段小标点数不足的部分由较长一段上断样较短的一段小标点数不足的部分由较长一段上的与拉断处对称位置的小标点数补足的与拉断处对称位置的小标点数补足。第51页，本讲稿共56页第五节影响拉伸试验结果的主要因素第五节影响拉伸试验结果的主要因素一、试样形状、尺寸及表面粗糙度的影响一、试样形状、尺寸及表面粗糙度的影响（1）试样形状的影响）试样形状的影响l 对于不同截面形状的试样进行研究对于不同截面形状的试样进行研究,结果表明结果表明:上屈服上屈服强度受形状的影响较大强度
40、受形状的影响较大,而下屈服强度影响较小。而下屈服强度影响较小。l 试样肩部过渡形状的影响也是如此试样肩部过渡形状的影响也是如此,随着肩部过渡的缓随着肩部过渡的缓和和,上屈服明显升高上屈服明显升高,而下屈服变化不大。而下屈服变化不大。l 低碳钢板矩形截面试样的断后伸长率与断面收缩率比低碳钢板矩形截面试样的断后伸长率与断面收缩率比截面积相同的圆棒试样的值要小。截面积相同的圆棒试样的值要小。第52页，本讲稿共56页 （2）试样尺寸对试验结果的影响）试样尺寸对试验结果的影响:随着试样截面积的减小随着试样截面积的减小,其抗拉强度和断面收缩率有其抗拉强度和断面收缩率有所增加。对于脆性材料而言所增加。对于脆
41、性材料而言,尺寸效应更为明显。尺寸效应更为明显。（3）表面粗糙度对试验结果的影响）表面粗糙度对试验结果的影响:表面粗糙度对塑性较好的材料影响不明显。但对表面粗糙度对塑性较好的材料影响不明显。但对塑性较差或脆性材料其影响显著增大塑性较差或脆性材料其影响显著增大,随着表面粗糙度的随着表面粗糙度的增加增加,材料的强度和塑性指标都有所降低。材料的强度和塑性指标都有所降低。第53页，本讲稿共56页二、试样装夹的影响二、试样装夹的影响进行拉伸试验时进行拉伸试验时,一般不容许试样受到偏心力的作用一般不容许试样受到偏心力的作用,因为它会使试样产生附加弯曲应力因为它会使试样产生附加弯曲应力,从而造成试验结果从而
42、造成试验结果的偏差。对于脆性材料的偏差。对于脆性材料,由于在拉伸过程中试样的变形由于在拉伸过程中试样的变形不足以使拉伸的施力线与试样的轴线重合不足以使拉伸的施力线与试样的轴线重合,这种偏差更这种偏差更为显著为显著。第54页，本讲稿共56页三、试验速度的影响三、试验速度的影响 对于不同的材料对于不同的材料,试验速度对性能测定的影响不同。铝试验速度对性能测定的影响不同。铝及其合金受拉伸速度的影响较小及其合金受拉伸速度的影响较小,软钢、不锈钢受拉伸速度软钢、不锈钢受拉伸速度的影响从图中的试验结果可以看出的影响从图中的试验结果可以看出:试验速度增加试验速度增加,强度性强度性能指标升高能指标升高,延性性能指标降低延性性能指标降低;反之反之,强度性能与延性性能强度性能与延性性能指标的变化与上述相反。性能指标受速度的影响程度随材指标的变化与上述相反。性能指标受速度的影响程度随材料的不同而有所差异。料的不同而有所差异。因此因此,拉伸试验严格按照标准试验方法规定的速率拉伸试验严格按照标准试验方法规定的速率范围进行范围进行,所测得的试验数据才有较好的可比性。所测得的试验数据才有较好的可比性。第55页，本讲稿共56页谢谢大家！谢谢大家！第56页，本讲稿共56页