金屬力學性能測試技術(shù)測試方法和條件

為了確切表征金屬材料在使用(服役)條件下所表現(xiàn)的行為,力學性能測試條件應盡量接近實際工作條件。除普通金屬力學性能測試（利用試樣進行力學性能測試）外，近年來又發(fā)展出模擬試驗，即應用機件模型，或甚至使用真實機件，在模擬機件真實工作條件下進行力學試驗。通過這種試驗所得到的力學性能（使用性能）判據(jù)，能更真實反映工作條件下金屬的性能，具有重大的工程實際意義。但是，模擬試驗一般缺乏普遍性，應用受到限制。然而根據(jù)具體情況，進行部分模擬服役條件的力學性能測試還是十分必要的。

試驗設備、試樣形狀、尺寸和加工方法、加荷速率、溫度、介質(zhì)等，均影響金屬力學性能測試結(jié)果。只有采用相同的試驗方法標準和測試規(guī)程，才能保證金屬力學性能測試結(jié)果的可靠性和可比性。正確選擇和執(zhí)行標準，是確保金屬力學性能測試質(zhì)量的首要條件。

金屬力學性能測試，對研制和發(fā)展新金屬材料、改進材料質(zhì)量、最大限度發(fā)揮材料潛力（選用適當?shù)脑S用應力）、分析金屬制件故障、確保金屬制件設計合理以及使用維護的安全可靠，都是必不可少的手段（見金屬力學性能的表征）。金屬力學性能測試的基本任務是正確地選用檢測儀器、裝備和試樣，確定合理的金屬力學性能判據(jù)，并準確而盡可能快地測出這種判據(jù)。

金屬的力學性能是研究金屬在力的作用下所表現(xiàn)的行為和發(fā)生的現(xiàn)象。由于作用力特點（如力的種類、施力方式和應力狀態(tài)等）和受力狀態(tài)所處環(huán)境的不同，金屬在受力后表現(xiàn)出各種不同的力學性能（如彈性、塑性、韌性和強度等）。金屬的力學性能的高低，通常用力學性能判據(jù)來表征，如抗拉強度 σb、伸長率δ、沖擊韌度aK、疲勞極限σr等。

金屬制件的服役條件極端復雜，因而，金屬力學性能測試條件也是復雜而多樣的。試驗過程需要考慮的參數(shù)很多，常用的有：

①溫度 室溫、高溫、低溫和按照一定規(guī)律變化的溫度；

②應力 拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、復合應力、按一定規(guī)律變化的應力和隨機應力等；

③應變 軸向、徑向、表面、彈性、塑性、總應變；

④環(huán)境 空氣、真空、控制氣氛、腐蝕介質(zhì)、海水、水蒸氣、高壓、腐蝕、核輻照、宇宙空間等；

⑤加荷速率（或應變速率）低速、中速、高速、超低速、超高速等；

⑥應力(或應變)循環(huán)頻率 低頻、中頻、高頻、超低頻、超高頻等；

⑦時間 瞬間、短時、長時、超短時、超長時；

⑧試樣的尺寸和形狀 一般、特小、特大、棒狀、板狀、管狀、絲狀、薄膜、環(huán)形、C形、特殊形狀、帶缺口、帶預制裂紋或缺陷、模型、實物等。

根據(jù)上述參數(shù)，已形成下述主要的普通力學性能試驗方法:抗拉試驗、沖擊試驗、硬度試驗、疲勞試驗、蠕變試驗(持久強度和應力松弛試驗)、斷裂韌性試驗、抗壓試驗、抗彎試驗、抗扭試驗、抗剪試驗、耐磨試驗、金屬工藝試驗（如杯突、擴口、反復彎曲、鋼管壓扁、鋼絲纏繞試驗等）等。

金屬力學性能測試是一門綜合性學科，它與數(shù)學、力學、物理學、金屬學以及無線電技術(shù)、自動控制技術(shù)、電子計算機技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)、電液伺服控制技術(shù)、應力-應變測量技術(shù)、近代無損檢驗技術(shù)、儀器儀表制造技術(shù)等密切相關(guān)。60年代以來,由于這些領域的先進成就應用到金屬力學性能測試中去，使金屬力學性能測試技術(shù)的精度、能力和自動化程度顯著提高，基本上可實現(xiàn)力學性能測試諸參數(shù)的控制、測量和記錄的自動化和圖表化。金屬力學性能測試技術(shù)正向著無惰性電子化和全盤自動化(廣泛應用電子計算機)的方向邁進。2100433B

前言

緒論

第一單元 金屬在單向靜拉伸載荷作用下的力學性能

第二單元 金屬在其他靜載荷下的力學性能

第三單元 金屬在沖擊載荷下的力學性能 　第四單元 金屬的斷裂與斷裂韌度　第五單元 金屬的疲勞

第六單元 金屬在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學性能　第七單元 金屬的磨損　第八單元 金屬高溫力學性能　第九單元 金屬工藝性能試驗

附錄

參考文獻 2100433B

目前，國內(nèi)外學者主要研究稀土對焊接材料的改性作用，然而在進行焊條配方設計時仍然要依賴于經(jīng)驗公式，如抗拉強度Rm = [( 61． 0 Ct 24． 3) ± 3． 5 ]× 9． 8 ( MPa) ，在此公式中碳當量( Ct) 含有碳、錳、硅、鈣、鉻、釩、鉬等元素可換算成碳元素的相當含量，沒有確切的稀土元素換算成的碳元素相當含量。工程上在依賴經(jīng)驗公式的同時還要進行多次熔敷金屬力學性能試驗以便對藥皮配方進行不斷的調(diào)整，不但成本高而且難以準確預測熔敷金屬的力學性能，使焊條質(zhì)量控制效果不理想。

因此獲得焊條原材料成分與熔敷金屬力學性能間的映射關(guān)系，進行含稀土元素的熔敷金屬力學性能預測，不但是焊條設計中的一個難點，而且對于焊條質(zhì)量控制與焊條生產(chǎn)自動化、智能化具有重要的指導意義 。

本書主要介紹金屬材料在各種載荷與環(huán)境條件下的力學性能，重點闡述金屬材料力學性能的宏觀規(guī)律和微觀本質(zhì)，金屬材料力學性能的測試與評定方法及其在工程實際中的應用。

本書是高等學校材料科學與工程類專業(yè)本科生教材，也可供相關(guān)專業(yè)的學生以及從事工程材料研究和加工、機械零件與結(jié)構(gòu)設計、機械裝備失效分析等技術(shù)人員參考。