机械工程部件制造中所用金属的机械性能测试

金属测试导论“，

用于制造机械工程部件的金属种类繁多。它们是根据在压力、变化的负载、高温和压力下的组件所需的特定质量而选择的。这些金属必须经过测试，并通过有关当局制定的严格标准，以确保它们安全有效地发挥作用。

这是关于冶金的新系列文章的第一篇，它着眼于工程部件在制造之前所经受的各种测试。接下来的文章将描述通过各种冶炼方法生产不同等级的钢，以及对构件进行热处理以诱导回火和硬度质量。

在本文中，我们将检查所进行的测试范围，以确保组件的机械性能适合其用途。

我们从这些力学性质开始。

金属力学性能

• 强度-通过拉伸测试确定

这是一种金属在不断裂的情况下所能承受的载荷;所承受的载荷越大，就决定了金属的极限强度。

• 延展性-通过拉伸测试确定

这是金属所包含的一种特性，使其能够很容易地被拉伸或拉伸到所需的形状而不破裂，同时保持形状。

• 硬度-通过布氏硬度试验测定

这是衡量金属耐腐蚀、磨损或侵蚀的指标。

• 抗冲击性-通过冲击试验确定

这是对金属在加工、热处理或铸造过程后耐冲击的测量。

• 弹性-通过拉伸测试确定

如果一种金属在承受屈服点以下的载荷后恢复到原来的状态，它就具有弹性。

• 韧性-通过冲击试验确定

与金属强度相似，但能承受不同的载荷。有些金属坚韧但易碎;更合适的组合是具有韧性，同时具有强度和柔韧性。

现在我们将研究用于测试这些金属性能的设备。

拉伸试验机-测试金属的强度，延展性和弹性性能

拉伸试验机测定金属的拉伸强度、弹性和延展性。

圆形棒材的样品在车床上被车削，在两个未加工的大截面之间留下一个精确的、预定直径的截面，成品形状类似于哑铃。

拉力试验机将样品垂直夹在两个垂直的圆形卡盘之间。一旦样品被两个夹头牢牢抓住，就施加压力来拉伸样品。

操作员可以看到一个图形显示器，它还可以打印出所有的过程，下面显示了一个典型的曲线，以解释测试过程中的不同阶段。

随着荷载的增加，试样在弹性阶段开始与外加荷载成正比地伸长，直到达到某点一个．

从这里开始，试样将继续拉伸，而不施加任何进一步的载荷。点一个为屈服点，如果载荷从样品中移除，它将恢复到原来的长度。

之间的曲线一个而且B表示塑性阶段和在该点之间的载荷是否被移除B样品将保持伸长率。

从点B负荷再次增加，直到达到某点C样品会在哪里破裂。在这一点上的极限载荷除以加工样品的原始横截面面积。此计算提供了金属的极限抗拉强度(UTS)的数字，单位为牛顿/平方毫米(N/mm2)

按点分配负荷一个通过样品的原始CSA将给出一个非常重要的数字-金属的屈服点。这个数字用于许多设计计算。

冲击试验机-测试金属的韧性和抗冲击性能

用于进行冲击测试的最常见的机器是使用单一边缘缺口弯曲(SENB)样品的夏比摆机。这包括10毫米平方的加工棒，55毫米长，其中一个V型缺口在一侧的中心被切割。在正确的位置上精确地加工缺口是至关重要的。

这台机器由一个重量已知的钟摆组成，钟摆被限制在一个已知的高度。钟摆在一个水平的钢制桌子上摆动，桌子上有一对垂直的支架，用来固定样品。样品被放置在支架内，V形缺口面向远离摆。

钟摆被释放，撞击并破坏样品，在撞击后继续摆动。钟摆在撞击后上升的距离被自动测量和记录。

然后，根据摆锤的重量、摆锤释放时的高度以及摆锤与样品撞击后达到的高度计算出冲击强度。这代表了金属吸收的能量，因此用焦耳来测量。

布氏硬度试验机-测试金属的硬度特性

硬度可以用硬度试验机测定，硬度试验机有各种类型，有的用淬硬钢球，有的用金刚石。他们的工作原理是在金属样品的已知载荷下产生压痕，并测量压痕的面积。

在这篇文章中，我们将检查布氏硬度试验机的操作，它使用淬火碳钢球在测试样品上做一个压痕。

为了测试硬度，试样被夹在液压操作的活塞下的虎钳中。闸板采用直径10毫米的硬化钢球。将其降低到样品的水平加工表面，并对冲压件施加高达3000公斤的液压负载，持续10至30秒。负载和时间取决于被测材料。

球在样品表面留下一个压痕，压痕的直径是用一个放大的刻度单元测量的，这是设备的一部分。从这个尺寸，压痕曲面的面积可以通过查阅相关表格，或通过如下所示的计算得到。这种计算将给金属样品一个布氏硬度值。(BHN)单位通常不明确，但单位为kg/mm2。

参考网:

1.科技工程公司:断裂韧性测试亨利克·皮萨尔斯基

2.CALCE和马里兰大学:材料硬度

3.双胞胎工程:影响测试——吉恩·马瑟斯

试验机草图