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金属常规力学指标测试
实验一金属常规力学指标测定
一、实验目的
1、掌握金属材料常规力学指标的测试方法。宽度，查剪切断面率百分比表确定剪切断面率。
图2 冲击试样剪切断面示意图
图中：1—剪切面积；2—缺口；3—解理面积
注：测量A和B的平均尺寸应精确至
U型：A= B= 剪切断面率40%
V型：A= B= 剪切断面率36%
（4）实验结果修约
读取每个试样的冲击吸收能量，应至少估读到或个标度单位（取两者之间较小值）。试验结果至少应保留两位有效数字。
（三）金属材料扭转试验方法 GB/T 10128-2007
（1）原理
对试样施加扭矩，测量扭矩及其相应的扭角，一般扭至断裂，以便测定本标准定义的一项或几项扭转力学性能。
（2）试样尺寸测量
圆柱形试样应在标距两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，并取其算术平均值，取用3处测得直径的算术平均值计算试样的极惯性矩；取用3处测得直径的算术平均值中的最小值计算试样的截面系数。
表2 拉伸实验基本数据
直径测量值
直径平均值
标距修约
横截面积
50mm
（3）扭转性能测定
利用试验机的绘图装置得到M-关系曲线，即扭转图，如下
图3 扭转试验扭矩-转角关系图
确定材料的剪切模量G
在所记录曲线的弹性直线段上，读取扭矩M和相应的扭角
上屈服强度和下屈服强度的测定
在M-曲线中，首次下降的最大扭矩为上屈服扭矩，屈服阶段中不计初始瞬时效应的最小扭矩为下屈服扭矩。
上屈服强度
下屈服强度
抗扭强度的测定
（4）测得性能数字的求约
扭转性能
范围
修约到
G/（N/mm2）
——
100
（N/mm2）
200
1
＞200-1000
5
＞1000
10
2、断口形貌图
图4 Q235拉伸破坏断口形貌图图5 Q235扭转破坏断口形貌图
图6 V型与U型冲击破坏断口形貌图（左V右U）
3、断口形貌分析
金属材料受到外力作用后,其内部受胁能量升高,此时,通过塑性变形来松弛降低能量。当金属不能继续塑性变形时,若再增加应力,它便以断裂的形式彻底松弛。
零件断裂后的自然表面称为断口,其结构与外貌记录了断裂前裂纹的发生、扩展和断裂瞬间的信息。按断口的形状分为杯锥状断口和剪切滑移型断口两种。拉伸韧性断裂的过程有:微孔形核、长大和聚合三个阶段。光滑试样在拉应力作用下,局部出现“颈缩在颈缩区形成三向拉应力状态且心部轴向应力最大，致使试样心部的夹杂物或第二相粒子破裂,形成微孔;随着应力的增大,微孔在纵向与横向不断增加和长大,聚合成微裂纹,方向垂直于拉应力方向，最后，裂纹沿剪切面扩展到试件表面，剪切面方向与拉伸轴线近似成45度。
断口上呈现三个区域：纤维区，放射区及剪切唇。裂纹起源于纤维区，经过快速扩展形成放射区，当裂纹扩展到表面时形成了属于韧性断裂的剪切唇，最后形成杯锥状端口。
纤维区位于断裂的起始处，在断口中央，与主应力垂直，断口上有显微孔洞形成的锯齿状形貌。其底部的晶粒像纤维一样被拉长。纤维区是