理化检验培训教材一、二章(中级

Rr=Fr/s0
C
延伸
O
r ε
延伸
图2-27 规定总延伸
图 2-5 规定总延伸力Ft的确定 强度（Rt）的测定
图 2-6规定残余延伸强度的验证
图2-28 规定残余延伸 强度（Rr）测定
理化检验人员培训系列教材（中级）
力学性能试验
机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会 编
中国计量出版社
第一章 金属材料的拉伸试验
试样拉伸过程的物理现象
拉伸前试样
装有引伸计试样
颈缩现象
断裂后对接
5mm 原始 标距L0
断后标距Lu
第一章
一、低碳钢拉伸试验回顾
1、工程应力与工程应变
金属拉伸试验
σ e f ReH Ry Re h b a c Rm ReL d k
试验项目 仅测 ReH E＜150GPa E＞150GPa 应力速率 MPa/s 2～20 6～60 0.00025～ 0.0025 ≯0.0025 （0.008） 应变速率 1/s 相当于力或位移速率 (0.2kN～1.5kN/s (0.5kN～5.0kN)/ s ( 0.9～9) mm/min ≯9（ ≯28.8mm/min）
Fm
试验力F
g gt t
第一章
金属拉伸试验
8、屈服点延伸率Ae—呈现明显屈服现象的材料，屈服开始至均匀加工硬化 开始之间，引伸计标距的延伸与引伸计标距 （Le)之比的百分率。 9、残余延伸率（ εr)—试样施加并卸除应力后引伸计标距的延伸与引伸计 标距（Le)之比的百分率。 三、应力
1、规定非比例延伸强度（RP)—非比例延伸率εP等于规定的引伸计标距百 分率时的应力。下脚注应注明所规定的百分率，例RP0.2,表示规定非比例 延伸率εP=0.2%时的应力。 2、规定总延伸强度（Rt)—总延伸率（
逐步逼近法测定规定非比例延伸力FP0.2曲线
图 2.4 逐步逼近法测定规定非比例延伸力FP0.2曲线
第二章
金属拉伸力学性能测定
（6）规定残余延伸强度Rr的测定用 卸力法 F 法，无要求时用验证方法
§2.2 规定总延伸强度、规定残余延伸强度的测定
（5)规定总延伸强度的测定
F
A

A
Ft
EE
O
t ε
Fr
Rt=Ft/s0
F Fp Ａ F Fp A
(a) a
(b) (b)
O'
O
C
nLε e p
延伸
X
O
C
ε nLe p
延伸
图2-21 图解法测定规定
图 2。1
图解法测 规定非比例延伸力FP
图2-22 滞后环法测定规定
第二章
金属拉伸力学性能测定
提前卸载的滞后环AC线在滞后环右侧， AC与曲线延 伸线的交点A确定FP
F Fp
O Δεp Δεe
ε
图 1.1 低碳钢
σ—ε 曲线
第一章 金属材料的拉伸试验
二、其他金属材料的应力—应变曲线 不同材料的σ -ε 曲线不尽相同，它代表不同材料力学性能的固有属性。图 1.2 是不 同材料拉伸时的应力-应变曲线。
图1.2
a）低碳钢的σ -ε 曲线。有明显物理屈服阶段，分上、下屈服，均匀塑性变形后 产生颈缩，然后断裂。 b）中碳钢的σ-ε曲线。它有屈服阶段但波动微小，均匀塑性变形后产生颈缩，然 后断裂。 c)是淬火后低、中温回火钢、不锈钢、铝合金的σ-ε曲线。无屈服阶段，产生均 匀 塑性变形并颈缩后断裂。 d)铸铁、淬火钢、高强度钢等较脆材料的σ-ε曲线。它不仅无屈服阶段，且在产 生少量塑性变形后就突然断裂。
§1.1 金属材料拉伸时的应力—应变曲线
工程应力（σ）—拉伸过程中试样 原始横截面单位面积上所受到的力， 单位为MPa或N/mm2。 工程应变（ε）—拉伸过程中，试 样原始标距（或引伸计标距）的伸 长（延伸）与原始标距（或引伸计 标距）的比值，用%或小数表示。 2、低碳钢应力、应变曲线的特征 —变形分四个阶段：比例变形阶段； 屈服阶段；均匀塑性变形阶段；局 部变形（颈缩）阶段。
Ａ
F Fp
A
O
C
nLε e p
延伸
O
C
nLε e p
延伸
图2-23 滞后环法测定 图 2.2 规定非比例延伸力Fp (CA线位于滞后环左侧)
图2-24 滞后环法测定 规定非比例延伸力Fp (CA线位于滞后环左侧)
第二章
金属拉伸力学性能测定
3、逐步逼近法 适合于拉伸曲线无弹性直线段材料，也可用于有明显弹 性直线段材料（图2.3a)。已有计算机自动检测程序。 4、力－夹头位移法 只适用于生产检验(图2.3b），并注意用试样的平行 长度Lc计算规定非比例延伸，即OC=nLcεP.(GB/T228－87逐级施力法已不 提倡。）
第一章
金属拉伸试验
二、伸长或延伸 1、伸长ΔL—试验过程中，原始标距的增量。 伸长率—试验过程中，原始标距伸长与原始标距之比的百分率。 2、延伸ΔLe —试验过程中，引伸计标距Le的增量。 延伸率εe —试验过程中，引伸计标距的增量与引伸计标距之比的百分率。 3、比例伸长—与试验力成正比的伸长。 非比例伸长—与试验力不成正比的伸长。 非比例伸长率—非比例伸长与原始标距的比值。 4、比例延伸—与试验力成正比的延伸。 非比例延伸ΔLp—与试验力不成正比的延伸。 非比例延伸率εP—非比例延伸与引伸计标距之比的百分率。
仅测 ReL
RP 、Rr、 Rt（Rm）
第二章
金属拉伸力学性能测定
RP=FP/S0
§2.1 规定非比例延伸强度Rp测定的四种方法
无物理屈服现象的材料，测定规定非比例延伸强度Rp，作为材料抵抗微 量塑性变形的指标。 1、图解法（又称常规平行线法）， 见图2.1 （a) 2、滞后环法，见图2.1(b) 适合于有明显弹性直线段材料 适合于无明显弹性直线段材料
第一章 金属材料的拉伸试验
Fm FeL FeH
低碳钢拉伸曲线
第一章
金属拉伸试验
三、低碳钢材料的强度与塑性指标 1、上屈服强度与下屈服强度
ReH=FeH/S0 ReL=FeL/S0 2、抗拉强度 (a) (b)
Rm=Fm/So （c) 其中 S0—原始横截面积(mm2) 3、断后伸长率 A=(Lu-L0)/L0×100% (d) 其中 L0—原始标距（mm)；Lu—断后标距（mm) 4、断面收缩率 Z=(S0-SU)/S0×100% (e) 其中 Su—断后颈缩处的最小横截面积（mm2)
第一章
二、伸长与延伸（续）
金属拉伸试验
5、最大力伸长率A g —最大力时原始标距的伸长与原始标距 （L0)之比的百分率。 应区分最大力总伸长率（Agt) 和最大力非比例伸长率（Ag）。 6、断裂总伸长率（At)— 断裂时刻原始标距的总伸长 （弹性伸长加塑性伸长）与 伸长率 A 原始标距之比的百分率。 A 7、总延伸率—试验中任一时刻 A 引伸计标距的总延伸与引伸计 A 标距之比的百分率。 图 1.3
第一章
金属拉伸试验
§1.2 基本术语 一、试样尺寸 1、试样面积 （1）原始横截面积：S0—试验前试样的最小横截面积。 （2）原始平均横截面积： Sm—试验前试样上中下三个横截 面面积的平均值。 （3）瞬时面积: St—试验任一时刻试样的面积。 2、试样标距 （1）原始标距：L0—测量试样伸长的原始标记长度，分比 例标距和定标距两种。 （2）引伸计标距：Le—用引伸计测量试样伸长时，引伸计 两刀刃在试样平行长度上的安装长度。
F
Fp 0.2
0
F
A0
Fp
A
Fp 0.2 Fp 0.2
2
1
A1 A2
D1 D2 B1 B2 O
C nLe×0.2%
延伸
O
C nLε e p
伸长
图2-25 逐步逼近法测定 规定非比例延伸力Fp
图 2.3a
图2-26 力—夹头位移法 测定规定非比例延伸力Fp
图 2.3b
第二章
金属拉伸力学性能测定
逐步逼近法计算机自动检测规定非比例延伸强度RP0.2
εt）等于规定的引伸计标距百分率 时的应力，要用下脚标注明所规定的百分率例如Rt0.5表示εt=0.5%。
3、规定残余延伸强度（Rr)—卸除应力后，残余延伸率等于规定的引伸计标 距百分率时对应的应力。要用下脚标注明所规定的百分率，如Rr0.2表示
εr=0.2%时的应力。
第一章
金属拉伸试验
§1.3 试验的准备工作 一、试验机及引伸计要求 1、试验机—（1）力值精度1级，即示值误差≤±1%。 （2）有自动绘制试验力—延伸曲线的装置。 （3）能控制试验速率。 2、引伸计—精度1级，一般用电子引伸计。 3、高温炉（或环境箱）及温度控制仪（测高温性能试验要求）。 二、试验速率的控制