金屬材料力學(xué)性能的測(cè)試技術(shù)

金屬力學(xué)測(cè)試，對(duì)研制和發(fā)展新金屬材料、改進(jìn)材料質(zhì)量、限度發(fā)揮材料潛力(選用適當(dāng)?shù)脑S用應(yīng)力、分析金屬制件故障、確保金屬制件設(shè)計(jì)合理以及使用維護(hù)的安可靠，都是必不可少的手段(見(jiàn)金屬力學(xué)性能的表征)。金屬力學(xué)性能測(cè)試的基本任務(wù)是正確地選用檢測(cè)儀器、裝備和試樣，確定合理的金屬力學(xué)性能判據(jù)，并準(zhǔn)確而盡可能快地測(cè)出這種判據(jù)。

測(cè)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(xué)性能測(cè)試條件應(yīng)盡量接近實(shí)際工作條件。除普通金屬力學(xué)性能測(cè)試(利用試樣進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試)外，近年來(lái)又發(fā)展出模擬試驗(yàn)，即應(yīng)用機(jī)件模型，或甚至使用真實(shí)機(jī)件，在模擬機(jī)件真實(shí)工作條件下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)。通過(guò)這種試驗(yàn)所得到的力學(xué)性能(使用性能)判據(jù)，能更真實(shí)反映工作條件下金屬的性能，具有重大的工程實(shí)際意義。但是，模擬試驗(yàn)般缺乏普遍性，應(yīng)用受到限制。然而根據(jù)具體情況，進(jìn)行部分模擬服役條件的力學(xué)性能測(cè)試還是十分必要的。

試驗(yàn)設(shè)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(xué)性能測(cè)試結(jié)果。只有采用相同的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試規(guī)程，才能保證金屬力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果的可靠性和可比性。正確選擇和執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，是確保金屬力學(xué)性能測(cè)試質(zhì)量的要條件。

測(cè)試內(nèi)容

金屬的力學(xué)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。由于作用力點(diǎn)(如力的種類(lèi)、施力方式和應(yīng)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(xué)性能(如彈性、塑性、韌性和強(qiáng)度等)。金屬的力學(xué)性能的高低，通常用力學(xué)性能判據(jù)來(lái)表征，如抗拉強(qiáng)度 、伸長(zhǎng)率、沖擊韌度、疲勞限等。

金屬制件的服役條件復(fù)雜，因而，金屬力學(xué)性能測(cè)試條件也是復(fù)雜而多樣的。試驗(yàn)過(guò)程需要考慮的參數(shù)很多，常用的有：

A 溫度 室溫、高溫、低溫和按照定規(guī)律變化的溫度；

B 應(yīng)力 拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切、復(fù)合應(yīng)力、按定規(guī)律變化的應(yīng)力和隨機(jī)應(yīng)力等；

C 應(yīng)變 軸向、徑向、表面、彈性、塑性、總應(yīng)變；

D 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；

E 加荷速率(或應(yīng)變速率)低速、中速、高速、超低速、超高速等；

F 應(yīng)力(或應(yīng)變)循環(huán)頻率 低頻、中頻、高頻、超低頻、超高頻等；

G 時(shí)間 瞬間、短時(shí)、長(zhǎng)時(shí)、超短時(shí)、超長(zhǎng)時(shí)；

H 試樣的尺寸和形狀 般、小、大、棒狀、板狀、管狀、絲狀、薄膜、環(huán)形、C形、殊形狀、帶缺口、帶預(yù)制裂紋或缺陷、模型、實(shí)物等。

根據(jù)上述參數(shù)，已形成下述主要的普通力學(xué)性能試驗(yàn)方法:抗拉試驗(yàn)、沖擊試驗(yàn)、硬度試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)(持久強(qiáng)度和應(yīng)力松弛試驗(yàn))、斷裂韌性試驗(yàn)、抗壓試驗(yàn)、抗彎試驗(yàn)、抗扭試驗(yàn)、抗剪試驗(yàn)、耐磨試驗(yàn)、金屬工藝試驗(yàn)(如杯突、擴(kuò)口、反復(fù)彎曲、鋼管壓扁、鋼絲纏繞試驗(yàn)等)等。

金屬力學(xué)性能測(cè)試是門(mén)綜合性學(xué)科，它與數(shù)學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)、金屬學(xué)以及無(wú)線電技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字顯示技術(shù)、電液伺服控制技術(shù)、應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)量技術(shù)、近代無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)、儀器儀表制造技術(shù)等密切相關(guān)。60年代以來(lái),由于這些域的先進(jìn)成就應(yīng)用到金屬力學(xué)性能測(cè)試中去，使金屬力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)的精度、能力和自動(dòng)化程度顯著提高，基本上可實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能測(cè)試諸參數(shù)的控制、測(cè)量和記錄的自動(dòng)化和圖表化。金屬力學(xué)性能測(cè)試技術(shù)正向著無(wú)惰性電子化和盤(pán)自動(dòng)化(廣泛應(yīng)用電子計(jì)算機(jī))的方向邁進(jìn)。

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