最近，小編收到了很多來(lái)自金屬行業(yè)的朋友的咨詢(xún)，他們對(duì)金屬?gòu)澢W(xué)試驗(yàn)的設(shè)備、試樣制備、試驗(yàn)內(nèi)容以及結(jié)果表達(dá)等方面有著濃厚的興趣和需求。金屬?gòu)澢W(xué)性能試驗(yàn)一直以來(lái)都是金屬工程領(lǐng)域中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它不僅為材料設(shè)計(jì)和制造提供了重要數(shù)據(jù)支持，也直接關(guān)系到產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的安全性和性能表現(xiàn)。
為了滿(mǎn)足大家的需求，本文科準(zhǔn)測(cè)控小編將探討金屬?gòu)澢W(xué)性能試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容，旨在為大家提供一份全面而深入的測(cè)試指南。從試驗(yàn)設(shè)備的選擇到試樣的制備，再到試驗(yàn)的具體內(nèi)容以及結(jié)果表示，我們將逐一進(jìn)行詳細(xì)解析，幫助大家更好地了解和應(yīng)用金屬?gòu)澢W(xué)性能試驗(yàn)相關(guān)知識(shí)。
一、試驗(yàn)原理
采用三點(diǎn)彎曲或四點(diǎn)彎曲方式對(duì)圓形或矩形橫截面試樣施加彎曲力，一般直至斷裂，測(cè)定其彎曲力學(xué)性能。
二、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
參考標(biāo)準(zhǔn)YB/T 5349—2006《金屬?gòu)澢W(xué)性能試驗(yàn)方法》
三、試驗(yàn)設(shè)備
1、萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)
試驗(yàn)機(jī)精確度為一級(jí)或優(yōu)于一級(jí)。
試驗(yàn)機(jī)應(yīng)定期按JJG 139 、JJG 157 或 JJG 475檢定規(guī)程進(jìn)行校驗(yàn)。
2、三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置
3、四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置
4、薄板試樣三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置
5、薄板試驗(yàn)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)裝置
6、撓度計(jì)
7、安全防護(hù)罩
四、試驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果表示
1、試驗(yàn)條件
1）試驗(yàn)應(yīng)在室溫10～35℃下進(jìn)行。對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃
2)試驗(yàn)時(shí)，彎曲應(yīng)力增加速率應(yīng)控制在3～30MPa/s 范圍內(nèi)某個(gè)盡量恒定的值。
3)彎曲試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)緩慢施加彎曲力。
2、試樣的制備
1）試樣形狀和尺寸
采用圓形橫截面試樣和矩形橫截面試樣。試樣的形狀、尺寸、公差及表面要求應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié) 議的規(guī)定。
2）樣坯的切取與試樣的制備
a、坯切取的方向和部位應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或GB2975 規(guī)定執(zhí)行。切取樣坯和機(jī)加工試樣的方法不應(yīng) 改變材料的彎曲力學(xué)性能。
b、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議如無(wú)規(guī)定時(shí)，機(jī)加工試樣的尺寸公差和形狀公差按表4的規(guī)定。形狀公差為跨 距范圍內(nèi)同一橫截面尺寸的最大值與最小值之差。
c、鑄造試樣需要機(jī)加工與否應(yīng)由有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議規(guī)定。如需要機(jī)加工，其表面粗糙度R。值應(yīng)不大于3.2μm,
d、硬金屬試樣的四個(gè)相鄰側(cè)面的表面粗糙度R, 值應(yīng)不大于0.4μm。 四條長(zhǎng)棱應(yīng)進(jìn)行45°角倒棱，倒棱寬度不應(yīng)超過(guò)0.5mm。 倒棱磨削機(jī)加工方向與試樣長(zhǎng)度方向相同。
e、薄板試樣的兩個(gè)寬面應(yīng)保留原表面，兩窄面的機(jī)加工表面粗糙度R。值一般不大于6.3μm。應(yīng)去 除試樣棱邊的毛刺。
f、其他類(lèi)型試樣在其長(zhǎng)度范圍內(nèi)的機(jī)加工表面粗糙度R。值應(yīng)不大于0.8μm, 除非有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議另作規(guī)定。
e、試樣應(yīng)平直。從盤(pán)卷切取的薄板試樣允許稍有彎曲，但曲率半徑與厚度之比應(yīng)大于500。不允 許對(duì)試樣進(jìn)行矯直或矯平。
3）試樣數(shù)量
a、薄板試樣：至少試驗(yàn)6個(gè)試樣，試驗(yàn)時(shí)，拱面向上和向下各試驗(yàn)3個(gè)試樣。圓形、矩形橫截面試樣：一般每個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)需試驗(yàn)3個(gè)試樣。
4）試樣尺寸測(cè)量
a、圓形橫截面試樣應(yīng)在跨距兩端和中間處兩個(gè)相互垂直的方向測(cè)量其直徑。計(jì)算彎曲彈性模量時(shí)，取用三處直徑測(cè)量值的算術(shù)平均值；計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)，取用中間處直徑測(cè)量值的算術(shù)平均值。
b、矩形橫截面試樣應(yīng)在跨距的兩端和中間處分別測(cè)量其高度和寬度。計(jì)算彎曲彈性模量時(shí)，取用三 處高度測(cè)量值的算術(shù)平均值和三處寬度測(cè)量值的算術(shù)平均值。計(jì)算彎曲應(yīng)力時(shí)，取用中間處測(cè)量的高度 和寬度。對(duì)于薄板試樣，高度測(cè)量值超過(guò)其平均值2%的試樣不應(yīng)用于試驗(yàn)。
2、試驗(yàn)內(nèi)容
1）彎曲彈性模量的測(cè)定
a、人工記錄法
將撓度計(jì)裝于測(cè)量位置上、試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置，對(duì)試樣施加相當(dāng)于σpbo.o1(或 規(guī)定殘余彎曲應(yīng)力σrbo.o1)10%以下的預(yù)彎曲力Fo,并記錄此力和跨距中點(diǎn)處的撓度，然后對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，直至相應(yīng)于σpbo.o1(或σrbo.o1)的50%。記錄彎曲力的增量和相應(yīng)撓度的增量。按下式計(jì)算彎曲彈性模量：
三點(diǎn)彎曲彈性模量計(jì)算公式：
四點(diǎn)彎曲彈性模量計(jì)算公式:
b、圖解法
將撓度計(jì)裝于測(cè)量位置上，撓度計(jì)跨距的端點(diǎn)與最鄰近支承點(diǎn)或施力點(diǎn)的距離應(yīng)不小于試樣 的高度或直徑。試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上，對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，同時(shí)采用自動(dòng)方法連續(xù)記 錄彎曲力-撓度曲線(xiàn)，直至超過(guò)相應(yīng)于σpbo.o1(或σrbo.o1)的彎曲力。記錄時(shí)，建議力軸比例和撓度軸放大倍 數(shù)的選擇，宜使曲線(xiàn)彈性直線(xiàn)段與力軸的夾角不小于40°,彈性直線(xiàn)段的高度應(yīng)超過(guò)力軸量程的3/5。在記錄的曲線(xiàn)圖上，借助于直尺的直邊確定最佳彈性直線(xiàn)段。讀取該直線(xiàn)段的彎曲力增量和相應(yīng)的撓度增量。按下式計(jì)算彈性模量：
三點(diǎn)彎曲彈性模量計(jì)算公式：
四點(diǎn)彎曲計(jì)算公式：
2）規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力的測(cè)定
安裝撓度計(jì)，將試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上。對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，采用自動(dòng)方法連續(xù)記錄彎曲力-撓度曲線(xiàn)。記錄時(shí)，力軸每毫米所代表的應(yīng)力應(yīng)不大于15MPa, 并 使曲線(xiàn)上所測(cè)F pb 處于力軸量程的1/2以上為宜。撓度放大倍數(shù)的選擇應(yīng)使圖6曲線(xiàn)圖上的OC段長(zhǎng)度 不小于15mm 。在記錄的曲線(xiàn)圖上，自彈性直線(xiàn)段與撓度軸的交點(diǎn)O 起，截取相應(yīng)于規(guī)定非比例彎曲應(yīng)變的OC 段。過(guò)C點(diǎn)作彈性直線(xiàn)段的 平行線(xiàn)CA 交曲線(xiàn)于A 點(diǎn) ，A 點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的力為所測(cè)規(guī)定非比例彎曲力Fpb,
規(guī)定非比例彎曲應(yīng)力計(jì)算公式：
矩形橫截面試樣計(jì)算公式：
3）規(guī)定殘余彎曲應(yīng)力的測(cè)定
將試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上，并對(duì)其施加相應(yīng)于預(yù)期σpbo.o1的10%的預(yù)彎曲力F。,測(cè) 量跨距中點(diǎn)的撓度，記取此時(shí)撓度計(jì)的讀數(shù)作為零點(diǎn)。對(duì)試樣連續(xù)或分級(jí)施加彎曲力，并將其卸除至預(yù)彎曲力，測(cè)量殘余撓度。反復(fù)遞增施力和卸力，直至測(cè)量的殘余撓度達(dá)到或稍超過(guò)規(guī)定殘余彎曲應(yīng)變相應(yīng)的撓度。
殘余彎曲力計(jì)算公式：
三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)規(guī)定的殘余彎曲應(yīng)力計(jì)算公式：
四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)規(guī)定的殘余彎曲應(yīng)力計(jì)算公式：
4）抗彎強(qiáng)度的測(cè)定
將試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上，對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，直至試樣斷裂。從試驗(yàn)機(jī)測(cè)力 度盤(pán)上或從記錄的彎曲力-撓度曲線(xiàn)上讀取最大彎曲力。
三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)計(jì)算公式：
四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)計(jì)算公式：
5）斷裂撓度的測(cè)定
將試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上，對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，直至試樣斷裂，測(cè)量試樣斷裂瞬間跨距中點(diǎn)的撓度，此撓度即為斷裂撓度，單位為mm。
測(cè)定斷裂撓度一般可與測(cè)定抗彎強(qiáng)度在同一試驗(yàn)中進(jìn)行。可以利用試驗(yàn)機(jī)橫梁位移來(lái)測(cè)定斷 裂撓度，但應(yīng)修正試驗(yàn)機(jī)柔性等因素的影響。
6）彎曲斷裂能量的測(cè)定
將試樣對(duì)稱(chēng)地安放于彎曲試驗(yàn)裝置上，對(duì)試樣連續(xù)施加彎曲力，測(cè)量試樣在跨距 中點(diǎn)的撓度，用自動(dòng)方法連續(xù)記錄彎曲力-撓度曲線(xiàn)，直至試樣斷裂。
在記錄的曲線(xiàn)圖上，用面積儀或其他方法求得彎曲力-撓度曲線(xiàn)下的面積S, 精確到±2%。
彎曲斷裂能量計(jì)算公式：
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