力学性能综合性实验.ppt

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1、力学性能综合性实验 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望一实验目的：一实验目的：1.了解材料冲击试验、疲劳试验及磨损试验的了解材料冲击试验、疲劳试验及磨损试验的原理原理2.掌握金属材料常用力学性能指标的测量和计掌握金属材料常用力学性能指标的测量和计算处理方法，加深对其物理意义的理解；算处理方法，加深对其物理意义的理解；3.熟悉每种试验方法的试样、试验步骤及试验熟悉每种试验方法的试样、试验步骤及试验设备的使用。设备的使用。（一）冲击实验 1实验用材料及试样

2、实验用材料及试样 本试验用本试验用45钢，热处理状态分别为淬钢，热处理状态分别为淬火后火后200、400、600回火。统一回火。统一用夏比用夏比U型或型或V型缺口冲击试样。每个小型缺口冲击试样。每个小组领取每一种处理状态试样各三根。组领取每一种处理状态试样各三根。2实验用设备及仪器实验用设备及仪器 （1）摆锤式冲击试验机一台；）摆锤式冲击试验机一台；（2）游标卡尺，钢字、手锤等。）游标卡尺，钢字、手锤等。二实验原理二实验原理3.实验方法和步骤实验方法和步骤1)上提摆锤，把试样放在试验机支座上并上提摆锤，把试样放在试验机支座上并对中，把指针拨到表盘标尺的最大位置，对中，把指针拨到表盘标尺的最大位

3、置，释放摆锤让其冲击试样，试样冲断后立释放摆锤让其冲击试样，试样冲断后立即刹车，记录表盘上指针所指示的冲击即刹车，记录表盘上指针所指示的冲击吸收功吸收功AKU(或或AKV)，然后把指针拨回。，然后把指针拨回。冲击试验通常在摆锤式冲击试验机上进冲击试验通常在摆锤式冲击试验机上进行，其原理如图所示行，其原理如图所示：冲击试验原理图 试验时将试样放在试验机支座上，使之处于简支梁状态。首先将摆锤举起到A位置，其预扬角为，释放摆锤冲断试样后，摆锤扬起到C位置，其扬角为。设在A位置摆锤具有的能量为EA，EAPH=Pl(1-cos)式中 P摆锤的重力 l摆锤旋转轴到摆心的距离。试样冲断后，摆锤扬起到C处，其

4、能量为EC，ECPh=Pl(1-cos)如果忽略空气阻力等各种能量损失，则冲断试样说所消耗的能量（即试样的冲击吸收功）为：AKPl（cos-cos）AK的具体数值可根据的具体数值可根据角的大小直接从冲击试验机角的大小直接从冲击试验机的表盘上读出，也就是冲断试样所消耗的功，其单位的表盘上读出，也就是冲断试样所消耗的功，其单位为为J。将冲击吸收功。将冲击吸收功AK除以试样缺口底部的横截面积除以试样缺口底部的横截面积S，就得到材料的冲击韧性值，就得到材料的冲击韧性值aK：aKAK/S aK的单位通常为的单位通常为J/cm2。对于金属夏比对于金属夏比U型缺口和型缺口和V型缺口试样的冲击吸收功型缺口试样

5、的冲击吸收功分别用分别用AKU 和和AKV表示，它们的冲击韧性值分别用表示，它们的冲击韧性值分别用aKU 和和aKV表示。表示。2)用放大镜或体视显微镜观察试样的断口形貌：用放大镜或体视显微镜观察试样的断口形貌：纤维区、晶状区和剪切唇。并估计各部位所占整纤维区、晶状区和剪切唇。并估计各部位所占整个断口的百分数，由此判断试样的脆性及塑韧性。个断口的百分数，由此判断试样的脆性及塑韧性。冲击试样的断口形貌示意(二)疲劳实验 1实验用材料及试样实验用材料及试样 本实验在旋转弯曲疲劳试验机上进行，本实验在旋转弯曲疲劳试验机上进行，试样用圆柱型光滑弯曲疲劳试样。试验材试样用圆柱型光滑弯曲疲劳试样。试验材料

6、用料用45钢，热处理状态分别为淬火后钢，热处理状态分别为淬火后200、400、600回火。可以任选回火。可以任选一种回火温度。一种回火温度。2实验设备和仪器实验设备和仪器 （1）旋转弯曲疲劳试验机一台；）旋转弯曲疲劳试验机一台；（2）游标卡尺一把。）游标卡尺一把。3.实验方法和步骤1)将试样安装在试验机上，使其与试验机主轴保持良好同轴。再用联轴节将旋转整体与电动机连接起来，同时把计数器调零及电动机转速调节器调至零点。2)接通电源，转动电动机转速调节器，由零逐渐加快。试验时，一般以6000r/min为宜。当达到试验转速后，再把估算的砝码加到砝码盘上并平稳加载。3)由高应力到低应力水平，逐级进行试

7、验。如果试样断裂，记录下该试样的循环周次并观察断口位置及其断口特征。(三)磨损实验1实验用材料及试样 试样的材料用45钢，热处理状态分别为淬火后200、400、600回火。可以任选一种回火温度。2实验设备和仪器 UMT-2摩擦磨损实验机一台 非接触式三维形貌仪一台3.实验方法和步骤1.将要测的金属材料表而用酒精擦洗干净;2.将试样放置于工作台上并用螺丝夹紧;3.将测量软件打开按照仪器操作步骤进行实验;4.摩擦实验做好后,将试样取出,用酒精擦洗磨痕,在三维形貌仪上观察并测量磨痕深度和磨损体积,并记录数据和保存相应图片。4、实验仪器介绍如右图所示为摩擦磨损实验机非接触式三维形貌仪数据图片处理如下图五、对实验报告的要求 1说明本实验所用设备及仪器的型号与特性。2示意绘出冲击试样断口形貌，并指出不同的 区域和名称。3根据下面的表格样本将试验所得数据进行汇 总。表格样本见表1。并分析不同热处理状 态的试样在不同力学性能试验条件下的表 现，结合它们的显微组织指出其原因。表1 试验所得数据汇总表材料 热处理状态 aK -1 载荷/g 磨痕深度m