文档介绍：材料力学性能试验
郭红臣
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第一章钢材力学性能试验
取样基本知识
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力学性能试验是对材料的各种力学性能指标进行测定的一门实验学科,其测定的对象被称为试样。所谓试样,就是经机加工或未经机加工后具有合格尺寸且满足试验要求状态的样坯。由于很多力学性能试验都带有破坏性,不可能将一批材料都作为试样进行试验来评价该材料的质量,而只能抽取一批材料中的一部分进行试验,根据试验的结果对这批材料的质量做出某种判别,因此,试样的真正意义在于它能代表所在的一批材料,这样,正确取样就成了准确评定材料性能的重要环节。
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第一节试样类型及取样原则
一、力学性能试验的试样类型
力学性能试验的试样可分为3种类型
(一)从原材料上直接取样
从原材料上直接切取样坯,然后加工成标准规定的试样,如型材、棒材、板材等(目前我们厂只有板材)。
(二)从产品(结构或零部件)的一定部位上取样
一般是最薄弱、最危险的部位上切取样坯,加工成一定尺寸的试样。
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(三)把实物作为样品
即把结构或零部件作为样品,直接进行力学性能试验,如弹簧、螺栓、齿轮、轴承等。
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二、取样的原则
(一)取样对力学性能试验结果的影响
取样部位、取样方向和取样数量是对材料性能试验结果影响较大的3个因素,被称为取样三要素。
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由于金属材料在冷热变形加工过程中,变形量不会处处均匀,材料内部的各种缺陷分布和金属组织也不均匀,因此,在产品的不同部位取样时,力学性能试验结果必然不同。如大直径圆钢的中心部位的抗拉强度就低于其他部位的抗拉强度。
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钢材轧制或锻造时,金属沿主加工变形方向流动,晶粒被拉长并排成行,且夹杂也沿主加工变形方向排列,由此造成材料性能的各向异性。纵向试样(试样纵向轴线与主加工方向平行)和横向试样(试样纵向轴向与主加工方向垂直)有较大的差异,如薄板材纵向试样的抗拉强度,下屈服强度都高于横向试样,断面收缩率更是远远大于横向试样。
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某些力学性能指标对试验条件和材料本身的特性十分敏感,因此,一个试样的试验结果的可信度太低,但取样数量太多,则造***力、材料和时间的浪费,为了确定最小取样数量,应根据试验类型、产品和材料性能的用途、试验结果的分散性以及经济因素对具体问题进行具体分析。如冲击性能试验结果往往就比较分散,一般每次取3个试样进行试验。
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(二)样品的代表性
由于取样部位、方向对试验结果有影响,因此必须对取样的部位和方向做统一的规定,这样不同的人或不同的试验室对同一产品所做的力学性能试验结果才可以相互比较。国家标准GB/T2975-1998《钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备》对钢和钢产品力学性能试验的取样位置包括取样方向做了一般性的规定。
当在实际零部件上取样时,一般取其最危险、最薄弱的部位,因为最薄弱、最危险处的力学性能决定了产品的性能。此外,还应考虑试样的受力状态与零部件的受力状态相一致,否则试验就失去了意义。
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