仪器信息网APP

选仪器、听讲座、看资讯

立即体验

当前位置：仪器社区 >物性测试仪器 > 试验机/硬度计 > 帖子详情

【讨论】变形温度对材料力学性能的影响实验

︶ㄣ青蟲CC

2008/07/03

试验机/硬度计

变形温度对材料力学性能的影响实验
Effect of Deformation Temperature on Mechanical Properties of Materials

3.1 前言
变形温度是影响金属材料力学性能的重要参数之一，研究变形温度对金属材料力学性能的影响规律，对于在实际生产中确定合理的变形温度范围、保证产品性能和设备安全、节约生产成本、提高生产效率具有着重要的意义。

3.2 变形温度对材料强度和塑性指标的影响
3.2.1 实验目的
(1) 测定在不同变形温度条件下，金属材料的各项强度和塑性指标（包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、面缩率等）的变化，并绘制加工硬化曲线、塑性图。

(2) 学会使用拉伸试验机测试材料的拉伸性能。

(3) 综合运用所学理论知识对实验结果进行分析，研究变形温度对金属材料塑性和变形抗力的影响，提出研究报告,提高独立分析问题和解决问题的能力。

3.2.2 实验原理
金属的塑性和变形抗力为变形金属重要的工艺性能，是确定其塑性加工工艺规程的重要理论依据。测定材料拉伸性能的试验方法很多，拉伸试验是其中一种十分重要的方法，本实验即采用拉伸法。

塑性是指变形金属在外力作用下，稳定地发生永久变形而不破坏完整性的能力，金属塑性的大小，用其塑性指标来表示。变形温度是决定金属塑性大小的因素。通常随着变形温度的升高，金属塑性增加。但在此塑性增高的过程中，其变化是波浪式的。如图3-1所示，随着温度的升高，在曲线中会出现有脆性区，脆性区数目视具体的变形金属而定。

变形抗力是指变形物体实现塑性变形的应力强度，其变化规律是随温度的升高而降低。变形温度随温度变化的关系式可有如下形式。

（3-1）

式中 Pt1—温度t1时的变形抗力；

Pt2—温度t2时的变形抗力；

α—温度系数。

图3-1 温度对塑性影响典型示意图图3-2 P－ΔL曲线

3.2.3 实验材料及设备
(1) 热拉伸试验机；(2) 千分尺、卡尺、钢板尺、划规、引伸仪；(3) 标准拉伸试样若干根。

3.2.4 实验方法和步骤
(1) 将各试样画好标距，10mm为一格。测出各试样的原始尺寸L 0、B0、t0，并做好记录；

(2) 估算最大载荷，选好测力盘；

(3) 测力盘指针调零，检查绘图部分和其他部分有无故障；

(4)在炉温控制器上，将温度控制指针调至所需温度，当炉到达所需温度时要保温20分钟；

(5)慢速加载，当自动绘制B的P-Δt曲线上出现锯齿形时，记录下对应的屈服点的载荷P，如图3-2。

(6)继续加载，试样出现颈缩时，测力盘上主动针不再升高，记录下最大载荷Pb；

(7)关闭实验机取下试样，将试样对准断口，测量试样断后的标距长度l1及断口处直径d1；

(8)按下述公式计算变形金属的塑性指标和抗力指标。

延伸率：（3-2）

断面收缩率：（3-3）

屈服极限：（3-4）

抗拉强度：（3-5）

式中 lo、A0—试验前的标距和横截面积；

l1、A1—拉断后的标距和断处横截面积。

3.2.5 实验要求
(1) 预先设计出记录表格，做好各项记录，数据准确真实。

(2) 要求在开机操作前，能口述拉伸操作的全部过程，并通过实验学会独立操作。

(3) 独立处理数据，独立完成实验报告。

3.3 变形温度对材料冲击韧性指标的影响

3.3.1 实验目的
(1) 通过实验加深理解金属材料的各项冲击韧性指标、韧性—脆性转变温度等的意义和测定方法；

(2) 学会使用冲击试验机测试材料的冲击韧性；

(3) 比较不同试验温度下金属材料的冲击韧性指标的变化；

(4) 综合运用所学理论知识对实验结果进行分析，研究变形温度对金属材料冲击韧性的影响，提出研究报告,提高独立分析问题和解决问题的能力。

3.3.2 实验原理
利用冲击试验机测定材料在不同温度下的冲击韧性参数，并根据试验结果确定材料的韧性—脆性转变温度。

冲击试验机的构造原理如图3-3所示。试验在摆锤式冲击试验机上进行，将试件水平放置于试验机支座上，缺口位于冲击相背方向。冲击时将具有一定质量G的摆锤举至具有一定高度H1的位置，使其获得一定位能GH1，释放摆锤冲断试件后摆锤的剩余能量为GH2，则摆锤冲断试件失去的位能为GH1-GH2，此即为试件变形和断裂所吸收的功，称为冲击吸收功，以AK表示，单位为J。

国家标准规定冲击弯曲试验用标准试样分别为夏比（Charpy）U型缺口试样和夏比V型缺口试样，所测得的冲击吸收功分别记为AKU和AKV。

体心立方金属及合金或某些密排六方晶体金属及合金，尤其是工程上常用的中、低强度结构钢，当试验温度低于某一温度tk时，材料由韧性变为脆性状态，冲击吸收功明显下降，断裂机理由微孔聚集变为穿晶解理，断口特征由纤维状变为结晶状，这就是低温脆性。转变温度tk称为韧脆转变温度。

系列冲击实验是分别在低温、室温和高温下进行时可以得到一系列冲击值AK，将这些冲击值与所对应的实验温度在直角坐标系中标出，然后用光滑曲线将这些实验数据连接起来，可以得到实验材料的冲击韧性与实验温度的关系曲线，即AK-t，如图3-4所示。这种不同温度下的冲击试验称为系列冲击试验。据此可以评定材料的低温脆性、蓝脆和重结晶脆性等，而这些脆性是材料使用中力图避免出现的，因此系列冲击试验有一定的实用意义。

3.3.3 实验材料及设备
(1) 摆锤式冲击试验机；

(2) 干冰、酒精、水银温度计、镊子、保温材料制成的方槽；

(3) 标准V形缺口冲击试样若干根。

3.3.4 实验方法和步骤
(1) 常温下材料冲击韧性的测定：

1) 将试件水平放至冲击试验机支座上，缺口向上,并使之恰好处于摆锤摆动的轨迹内；

2) 将摆锤向上摆起一定角度，然后突然落下,使试件受到冲击而折断；

3) 记录试样所消耗的能量A；

(2) 0℃、-20℃、-40℃、-60℃条件下材料冲击韧性的测定：

1) 将试件放入一个盛有适量酒精的槽中；

2) 插入水银温度计；

3) 然后用镊子取少量干冰放入槽中, 轻轻搅拌使之溶化,监测温度；

4) 当温度降低到低于试验温度以下3～4℃时,用镊子夹出试件,并放到试验台上；

5) 以下实验步骤与“常温下材料冲击韧性的测定方法”相同。

3.3.5 实验要求
(1) 将试件按照顺序编号，切勿混号。

(2) 做好各项记录，数据准确真实，预先设计出记录表格。

(3) 要求在操作前，能口述操作的全部过程，并通过实验学会独立操作。

(4) 独立分析实验数据，独立完成实验报告。

3.4 参考文献
1 赵德文．材料成形力学．沈阳：东北大学出版社，2002

2 王占学．材料成形金属学．第四版，北京：冶金工业出版社，2003

相关话题

沂蒙

第1楼2008/07/04

问题很前沿，值得研究！

0

近期热榜

热门活动

猜你喜欢最新推荐热门推荐更多推荐

品牌合作伙伴

日立科学仪器

珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer）

珀金埃尔默仪器（上海）有限公司（PerkinElmer）

日本电子株式会社

赛默飞世尔科技

马尔文帕纳科

上海仪电科仪

梅特勒托利多

布鲁克核磁

举报帖子

点赞用户

好友列表

加载中...

正在为您切换请稍后...