Le test de traction de la résistance est principalement utilisé pour déterminer la capacité des matériaux métalliques à résister aux dommages pendant le processus d'étirement, et est l'un des indicateurs importants pour évaluer les propriétés mécaniques des matériaux.
1. Test de traction
Le test de traction est basé sur les principes de base de la mécanique des matériaux. En appliquant une charge de traction à l'échantillon de matériau dans certaines conditions, il provoque une déformation de traction jusqu'à ce que l'échantillon se casse. Pendant le test, la déformation de l'échantillon expérimental sous différentes charges et la charge maximale lorsque l'échantillon se casse, de manière à calculer la limite d'élasticité, la résistance à la traction et d'autres indicateurs de performance du matériau.
Contrainte σ = f / a
σ est la résistance à la traction (MPA)
F est la charge de traction (n)
A est la zone transversale de l'échantillon
2. Courbe de traction
Analyse de plusieurs étapes du processus d'étirement:
un. Dans l'étape op avec une petite charge, l'allongement est dans une relation linéaire avec la charge, et FP est la charge maximale pour maintenir la ligne droite.
né Une fois que la charge dépasse FP, la courbe de traction commence à prendre une relation non linéaire. L'échantillon pénètre dans le stade de déformation initial et la charge est supprimée, et l'échantillon peut revenir à son état d'origine et déformer élastiquement.
c. Une fois que la charge dépasse Fe, la charge est supprimée, une partie de la déformation est restaurée et une partie de la déformation résiduelle est conservée, qui est appelée déformation plastique. Fe est appelé la limite élastique.
d. Lorsque la charge augmente encore, la courbe de traction montre des dents de scie. Lorsque la charge n'augmente ni ne diminue, le phénomène de l'allongement continu de l'échantillon expérimental est appelé rendement. Après avoir cédé, l'échantillon commence à subir une déformation plastique évidente.
e. Après avoir cédé, l'échantillon montre une augmentation de la résistance à la déformation, du durcissement des travaux et du renforcement de la déformation. Lorsque la charge atteint FB, la même partie de l'échantillon rétrécit fortement. FB est la limite de résistance.
f. Le phénomène de rétrécissement entraîne une diminution de la capacité d'appui de l'échantillon. Lorsque la charge atteint FK, l'échantillon se casse. C'est ce qu'on appelle la charge de fracture.
Limite d'élasticité
La limite d'élasticité est la valeur de contrainte maximale qu'un matériau métallique peut résister au début de la déformation plastique pour terminer la fracture lorsqu'elle est soumise à une force externe. Cette valeur marque le point critique où le matériau passe du stade de déformation élastique au stade de déformation plastique.
Classification
Force d'élasticité supérieure: fait référence à la contrainte maximale de l'échantillon avant la baisse de la force pour la première fois lorsque le rendement se produit.
Force d'élasticité plus faible: fait référence à la contrainte minimale dans le stade de rendement lorsque l'effet transitoire initial est ignoré. Étant donné que la valeur du point d'écoulement inférieur est relativement stable, elle est généralement utilisée comme indicateur de la résistance au matériau, appelée point d'écoulement ou limite d'élasticité.
Formule de calcul
Pour la limite d'élasticité supérieure: r = f / sₒ, où F est la force maximale avant la baisse de la force pour la première fois en stade de rendement, et Sₒ est la zone transversale d'origine de l'échantillon.
Pour une limite d'élasticité plus faible: r = f / sₒ, où f est la force minimale F ignorer l'effet transitoire initial, et Sₒ est la zone de coupe transversale d'origine de l'échantillon.
Unité
L'unité de limite d'élasticité est généralement du MPA (mégapascal) ou N / mm² (Newton par millimètre carré).
Exemple
Prenez de l'acier à faible teneur en carbone à titre d'exemple, sa limite de rendement est généralement de 207 MPA. Lorsqu'elle est soumise à une force externe supérieure à cette limite, un acier à faible teneur en carbone produira une déformation permanente et ne peut pas être restauré; Lorsqu'il est soumis à une force externe inférieure à cette limite, un acier à faible teneur en carbone peut revenir à son état d'origine.
La limite d'élasticité est l'un des indicateurs importants pour évaluer les propriétés mécaniques des matériaux métalliques. Il reflète la capacité des matériaux à résister à la déformation plastique lorsqu'il est soumis à des forces externes.
Résistance à la traction
La résistance à la traction est la capacité d'un matériau à résister aux dommages sous charge de traction, qui est spécifiquement exprimé comme la valeur de contrainte maximale que le matériau peut résister pendant le processus de traction. Lorsque la contrainte de traction sur le matériau dépasse sa résistance à la traction, le matériau subira une déformation ou une fracture plastique.
Formule de calcul
La formule de calcul pour la résistance à la traction (σt) est:
σt = f / a
Où f est la force de traction maximale (Newton, N) que l'échantillon peut résister avant de se casser, et A est la zone transversale d'origine de l'échantillon (millimètre carré, mm²).
Unité
L'unité de résistance à la traction est généralement MPA (Megapascal) ou N / mm² (Newton par millimètre carré). 1 MPa est égal à 1 000 000 de Newtons par mètre carré, ce qui est également égal à 1 n / mm².
Influencer les facteurs
La résistance à la traction est affectée par de nombreux facteurs, notamment la composition chimique, la microstructure, le processus de traitement thermique, la méthode de traitement, etc. Différents matériaux ont des résistances à la traction différentes, donc dans les applications pratiques, il est nécessaire de sélectionner des matériaux appropriés basés sur les propriétés mécaniques des matériels.
Application pratique
La résistance à la traction est un paramètre très important dans le domaine de la science et de l'ingénierie des matériaux, et est souvent utilisé pour évaluer les propriétés mécaniques des matériaux. En termes de conception structurelle, de sélection des matériaux, d'évaluation de la sécurité, etc., la résistance à la traction est un facteur qui doit être pris en compte. Par exemple, dans l'ingénierie de la construction, la résistance à la traction de l'acier est un facteur important pour déterminer s'il peut résister aux charges; Dans le domaine de l'aérospatiale, la résistance à la traction des matériaux légers et à haute résistance est la clé pour assurer la sécurité des avions.
Force de fatigue:
La fatigue métallique fait référence au processus dans lequel les matériaux et les composants produisent progressivement des dommages cumulatifs permanents locaux à un ou plusieurs endroits sous contrainte cyclique ou déformation cyclique, et des fissures ou des fractures complètes soudaines se produisent après un certain nombre de cycles.
Caractéristiques
Soudaineté dans le temps: la défaillance de la fatigue du métal se produit souvent soudainement en peu de temps sans signes évidents.
Localité en position: La défaillance de la fatigue se produit généralement dans les zones locales où le stress est concentré.
Sensibilité à l'environnement et aux défauts: la fatigue métallique est très sensible à l'environnement et à de minuscules défauts à l'intérieur du matériau, ce qui peut accélérer le processus de fatigue.
Influencer les facteurs
Amplitude de contrainte: l'ampleur du stress affecte directement la durée de vie de la fatigue du métal.
Maîtrise moyenne du stress: plus le stress moyen est élevé, plus la durée de vie de la fatigue du métal est court.
Nombre de cycles: Plus le métal est soumis à une contrainte cyclique ou à une souche, plus l'accumulation de dommages à la fatigue est grave.
Mesures préventives
Optimiser la sélection des matériaux: sélectionnez des matériaux avec des limites de fatigue plus élevées.
Réduction de la concentration de stress: réduire la concentration de stress par des méthodes de conception structurelle ou de traitement, telles que l'utilisation de transitions de coin arrondies, l'augmentation des dimensions transversales, etc.
Traitement de surface: polissage, pulvérisation, etc. sur la surface du métal pour réduire les défauts de surface et améliorer la résistance à la fatigue.
Inspection et entretien: inspectez régulièrement les composants métalliques pour détecter et réparer rapidement les défauts tels que les fissures; Maintenir des pièces sujets à la fatigue, comme le remplacement des pièces usées et le renforcement des liens faibles.
La fatigue métallique est un mode de défaillance métallique commun, qui se caractérise par la soudaineté, la localité et la sensibilité à l'environnement. L'amplitude de contrainte, l'amplitude moyenne des contraintes et le nombre de cycles sont les principaux facteurs affectant la fatigue des métaux.
Courbe Sn: décrit la durée de vie de fatigue des matériaux sous différents niveaux de stress, où S représente le stress et N représente le nombre de cycles de contrainte.
Formule de coefficient de résistance à la fatigue:
(Kf = ka \ cdot kb \ cdot kc \ cdot kd \ cdot ke)
Où (Ka) est le facteur de charge, (KB) est le facteur de taille, (KC) est le facteur de température, (KD) est le facteur de qualité de surface et (KE) est le facteur de fiabilité.
Expression mathématique de la courbe Sn:
(\ Sigma ^ m n = c)
Lorsque (\ Sigma) est le stress, n est le nombre de cycles de contrainte et M et C sont des constantes de matériaux.
Étapes de calcul
Déterminez les constantes matérielles:
Déterminez les valeurs de M et C par des expériences ou en faisant référence à la littérature pertinente.
Déterminer le facteur de concentration de contrainte: considérez la forme et la taille réelles de la pièce, ainsi que la concentration de contrainte causée par les filets, les claviers, etc. Le facteur de concentration, combiné à la durée de vie de conception et au niveau de stress de travail de la pièce, calculez la résistance à la fatigue.
2. Plasticité:
La plasticité fait référence à la propriété d'un matériau qui, lorsqu'elle est soumise à une force externe, produit une déformation permanente sans se casser lorsque la force externe dépasse sa limite élastique. Cette déformation est irréversible et le matériau ne reviendra pas à sa forme d'origine même si la force externe est supprimée.
Index de plasticité et sa formule de calcul
Allongement (Δ)
Définition: L'allongement est le pourcentage de la déformation totale de la section de jauge après que l'échantillon soit fracturé en traction à la longueur de la jauge d'origine.
Formule: δ = (L1 - L0) / L0 × 100%
Où L0 est la longueur de jauge d'origine de l'échantillon;
L1 est la longueur de la jauge après la baisse de l'échantillon.
Réduction segmentaire (ψ)
Définition: La réduction segmentaire est le pourcentage de la réduction maximale de la surface transversale au point de diapasation après que l'échantillon a été brisé vers la zone transversale d'origine.
Formule: ψ = (F0 - F1) / F0 × 100%
Où F0 est la zone transversale d'origine de l'échantillon;
F1 est la zone en coupe transversale au point de rétrécissement après la baisse de l'échantillon.
3. Dureté
La dureté métallique est un indice de propriété mécanique pour mesurer la dureté des matériaux métalliques. Il indique la capacité de résister à la déformation dans le volume local sur la surface métallique.
Classification et représentation de la dureté métallique
La dureté métallique a une variété de méthodes de classification et de représentation selon différentes méthodes de test. Incluez principalement les éléments suivants:
BRINELL DURYNESS (HB):
Portée de l'application: généralement utilisé lorsque le matériau est plus doux, tel que les métaux non ferreux, l'acier avant traitement thermique ou après recuit.
Principe de test: avec une certaine taille de charge d'essai, une boule en acier durci ou une boule en carbure d'un certain diamètre est pressée dans la surface du métal à tester, et la charge est déchargée après une heure spécifiée, et le diamètre de l'indentation En surface à tester est mesuré.
Formule de calcul: La valeur de dureté Brinell est le quotient obtenu en divisant la charge par la surface sphérique de l'indentation.
Rockwell Hardness (HR):
Portée de l'application: généralement utilisé pour les matériaux avec une dureté plus élevée, comme la dureté après traitement thermique.
Principe de test: similaire à la dureté de Brinell, mais en utilisant différentes sondes (diamant) et différentes méthodes de calcul.
Types: Selon l'application, il existe du HRC (pour les matériaux de dureté élevée), HRA, HRB et d'autres types.
Vickers dureté (HV):
Portée de l'application: Convient à l'analyse du microscope.
Principe de test: Appuyez sur la surface du matériau avec une charge inférieure à 120 kg et un indemne de cône carré de diamant avec un angle de sommet de 136 °, et divisez la surface de la fosse d'indentation du matériau par la valeur de charge pour obtenir la valeur de dureté Vickers.
Leeb Dureté (HL):
Caractéristiques: Testeur de dureté portable, facile à mesurer.
Principe de test: utilisez le rebond généré par la tête de balle d'impact après avoir impact sur la surface de la dureté et calculez la dureté par le rapport de la vitesse de rebond du poinçon à 1 mm de la surface de l'échantillon à la vitesse d'impact.
Heure du poste: sept-25-2024
