《材料力學(xué)性能》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)2011講解

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1、實(shí)驗(yàn)一材料的靜拉伸實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 學(xué)習(xí)使用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，掌握其操作規(guī)程; (2) 測(cè)試材料的靜拉伸力學(xué)性能指標(biāo)，并對(duì)材料的變形特點(diǎn)進(jìn)行分析; 二、基本原理 將試樣(標(biāo)準(zhǔn)的光滑圓柱試樣)裝在拉伸試驗(yàn)機(jī)上，緩慢軸向加載， 使試 樣伸長(zhǎng)，直至被拉斷(條件：溫度、應(yīng)力狀態(tài)、加載速率是確定的) 。由試驗(yàn) 機(jī)自動(dòng)記錄施加于試樣的外力與伸長(zhǎng)變形量之間的關(guān)系曲線。 圖1常用拉伸試樣 圖2低碳鋼的力一伸長(zhǎng)曲線 通過(guò)拉伸試驗(yàn)可以揭示材料在靜載荷作用下常見(jiàn)的三種失效形式： 過(guò)量彈 性變形、塑性變形、斷裂 拉伸曲線說(shuō)明了當(dāng)載荷由零逐漸增加時(shí)，材料變形的過(guò)程和規(guī)律： (a

2、) OP—線彈性變形 (b) Pe—非線彈性變形 (c) eA —彈性+塑性變形 (d) AC —屈服 (e) CB —均勻塑性變形 (f) B —縮頸點(diǎn) (g) Bk —不均勻集中塑性變形 用靜拉伸實(shí)驗(yàn)得到的應(yīng)力一應(yīng)變曲線，可以求出許多重要的性能指標(biāo)： (1) E――主要用于剛度設(shè)計(jì)； (2) 二s、二b――主要用于零件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)； (3) 一一為材料載冷熱變形時(shí)的工藝性能作參考； 三、 實(shí)驗(yàn)儀器及材料 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)1臺(tái) 實(shí)驗(yàn)用材料：低碳鋼、鑄鐵 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1) 熟悉萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造，并按其要求裝夾試樣。 (2) 給試樣施加軸向靜載荷直至拉斷，觀察

3、試樣的變形過(guò)程及變形規(guī)律，并記 錄力一伸長(zhǎng)曲線或應(yīng)力一應(yīng)變曲線。 (3) 取下試樣，觀察試樣斷口的宏觀形貌特征。 五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 簡(jiǎn)述萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造及測(cè)量原理； ⑵ 畫(huà)出試樣的力-伸長(zhǎng)曲線或應(yīng)力-應(yīng)變曲線，獲得剛度、強(qiáng)度、塑性指標(biāo); (3) 畫(huà)圖示意并說(shuō)明試樣斷口的宏觀形貌特征。 (4) 分析影響拉伸試驗(yàn)結(jié)果的主要因素。 實(shí)驗(yàn)二金屬硬度的測(cè)試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 掌握金屬布氏、洛氏、維氏硬度的試驗(yàn)原理和測(cè)定方法; ⑵了解各種硬度試驗(yàn)方法的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍及選用原則； (3)學(xué)會(huì)正確使用各種硬度計(jì)。 金屬硬度試驗(yàn)方法 金屬的硬度可以認(rèn)為是金屬材料表面在接觸

4、壓應(yīng)力作用下抵抗塑性變形 的一種能力。由于金屬表面以下不同深處材料所承受的應(yīng)力和所發(fā)生的變形程 度不同，因而硬度值可以綜合反映壓痕附近局部體積內(nèi)金屬的彈性、 微量塑性 變形抗力、塑性變形強(qiáng)化能力以及大量形變抗力。 硬度值越高，表明金屬抵抗 塑性變形能力越大，材料產(chǎn)生塑性變形越困難。另外，硬度與其他力學(xué)性能(抗 拉強(qiáng)度、塑性指標(biāo))之間有著一定的內(nèi)在聯(lián)系，所以從某種意義上說(shuō)硬度的大 小對(duì)于材料的使用壽命具有決定性意義。常用的硬度試驗(yàn)方法有： 布氏硬度試驗(yàn)-主要用于黑色、有色金屬原材料檢驗(yàn)，也可用于退火、正 火鋼鐵零件的硬度測(cè)定。 洛氏硬度-主要用于金屬材料熱處理后的產(chǎn)品硬度檢驗(yàn)。 維氏硬度

5、-主要用于薄板材或金屬表層的硬度測(cè)定以及較精確的硬度測(cè) 定，特別是金屬材料的顯微組織組分或相組分的硬度。 1. 布氏硬度HB (1) 原理：用負(fù)載F,將直徑為D的硬質(zhì)合金球壓入試樣表面，并保持 一定時(shí)間，而后去除載荷，計(jì)算壓痕面積 A。 HB 0.204F D(D D2 -d2) N / mm2 D ——10，5，2.5, 1 F/D2 ——30，15，10，5，2.5，1根據(jù)材料的種類(lèi)和硬度范圍按規(guī)定來(lái)選擇。 布氏硬度值的表示方法為： 硬度值+硬度符號(hào)+球體直徑/+載荷/+載荷保持時(shí)間(10?15秒不標(biāo)注)。 例如，180HBW10/1000/30, 表示直徑10

6、mm的鋼球在1000kgf作用下，保持30秒測(cè)得的布氏硬度值為180 圖1布氏硬度測(cè)試原理圖 (2) 特點(diǎn) a. 測(cè)量時(shí)壓坑較大，誤差小，試驗(yàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。能準(zhǔn)確地反映試樣 的真實(shí)硬度。 b. HB與匚b有一定的關(guān)系。 c. 布氏硬度不適宜成品零件或薄件硬度測(cè)量，通常用作毛坯和原材料檢驗(yàn)。 布氏硬度適用于退火、正火狀態(tài)的鋼鐵件，鑄鐵、有色金屬及其合金，特別對(duì) 較軟的金屬，如鋁、錫等更為適宜。 d. 操作麻煩。 2. 洛氏硬度HR (1) 原理：采用金剛石120°圓錐體或直徑D=1.588mm的淬火鋼球、硬 質(zhì)合金球壓入金屬表面，在規(guī)定的載荷下根據(jù)壓入深度

7、來(lái)度量材料硬度 HR k - h 0.002 實(shí)際測(cè)定洛氏硬度時(shí)，由于在硬度計(jì)的壓頭上方裝有百分表， 可直接測(cè)出 壓痕深度并換算出相應(yīng)的硬度值。因此，在試驗(yàn)過(guò)程中金屬的洛氏硬度值可直 接讀出 * ■千 140 kg R kg 圖2洛氏硬度測(cè)試原理圖 為了測(cè)定軟硬不同的金屬材料的硬度，在洛氏硬度計(jì)上可選配不同的壓頭 和試驗(yàn)力，組成幾種不同的洛氏硬度標(biāo)尺，每一種標(biāo)尺用一個(gè)字母在 HR后注 明。我國(guó)最常用的標(biāo)尺有 A,B,C三種，其硬度的符號(hào)分別用 HRA,HRB,HRC 表示。 （2）特點(diǎn) a. 洛氏硬度應(yīng)用最廣泛，可測(cè)各種金屬材料成品件或較薄工件的硬度。 b.

8、 測(cè)量范圍大，從很軟的有色金屬到極硬的硬質(zhì)合金。 c. 操作迅速，簡(jiǎn)便?？芍苯幼x出硬度值，不損傷工件表面。 d. 測(cè)量誤差大，需在不同部位測(cè)數(shù)次，然后求平均值。 標(biāo)注：60HRC 3. 維氏硬度HV （1）原理：維氏硬度的試驗(yàn)原理與布氏硬度相同，也是根據(jù)壓痕單位面 積所承受的試驗(yàn)力來(lái)計(jì)算硬度值，所不同的是維氏硬度試驗(yàn)的壓頭采用錐面夾 角為136°的金剛石四方角錐體。 圖3維氏硬度測(cè)試原理圖 2 2 HV =1.8544F/d kgf/mm (2) 特點(diǎn) a. 適用范圍寬。有色金屬，黑色金屬，表面淬火層，滲層，鍍層。 b. 維氏硬度有一個(gè)連續(xù)一致的標(biāo)度。試驗(yàn)時(shí)負(fù)載可任意

9、選擇，所得硬度 值相同。 c. 精確可靠，但操作麻煩，效率低。在生產(chǎn)上很少直接使用，適于實(shí)驗(yàn) 室或科研。 標(biāo)注：550HVo.i 三、實(shí)驗(yàn)儀器 布氏洛氏維氏硬度計(jì) 讀數(shù)放大鏡：最小分度值為0.01mm 標(biāo)準(zhǔn)硬度塊 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1) 了解各種硬度計(jì)的構(gòu)造原理，學(xué)習(xí)操作規(guī)程及安全事項(xiàng)，掌握操作方 法； (2) 對(duì)各種試樣選擇合適的硬度試驗(yàn)方法，確定試驗(yàn)條件；并根據(jù)試驗(yàn)條 件更換壓頭及砝碼，根據(jù)試樣形狀更換工作臺(tái)。 (3) 用標(biāo)準(zhǔn)硬度塊校驗(yàn)硬度計(jì)。 (4) 測(cè)定各種試樣的硬度，記錄試驗(yàn)結(jié)果。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： (1) 試樣坯料可采用各種冷熱加工方法從原材料或機(jī)件上

10、截取，試樣的試 驗(yàn)面和支撐面可采用不同的機(jī)械方法加工，兩平面應(yīng)保證平行。試樣 在制備過(guò)程中，應(yīng)盡量避免由于受熱及冷加工等對(duì)試樣表面硬度的影 響； (2) 圓柱形試樣應(yīng)放在帶有“ V”型槽的工作臺(tái)操作，以防試樣滾動(dòng)。 (3) 加載時(shí)應(yīng)細(xì)心操作，以免損壞壓頭。 (4) 測(cè)完硬度值，卸掉載荷后，必須使壓頭完全離開(kāi)試樣后再取下試樣。 (5) 金剛石壓頭系貴重物件，質(zhì)硬而脆，使用時(shí)要小心謹(jǐn)慎，嚴(yán)禁與試樣 或其他物件碰撞。 (6) 應(yīng)根據(jù)硬度計(jì)的使用范圍，按規(guī)定合理選用不同的載荷和壓頭，超過(guò) 使用范圍，將不能獲得準(zhǔn)確的硬度值。 (7) 在洛氏硬度試驗(yàn)中，應(yīng)按規(guī)定要求適當(dāng)保持壓痕之間的距離，兩壓

11、痕 中心間距離至少應(yīng)為壓痕直徑的 4倍，但不得小于2mm；任一壓痕中 心距試樣邊緣距離至少應(yīng)為壓痕直徑的 2.5 倍，但不得小于 1mm。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)使用的各種硬度計(jì)的型號(hào)及操作程序； (2) 分析各種試樣的硬度試驗(yàn)方法與試驗(yàn)條件的選擇原則，并附硬度試驗(yàn) 結(jié)果； (3) 說(shuō)明各種硬度值表示方法的意義。 實(shí)驗(yàn)三材料沖擊性能測(cè)定 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 了解沖擊韌性的含義； ⑵測(cè)定鋼材的沖擊韌性； 二、 實(shí)驗(yàn)原理概述 材料在沖擊載荷作用下，產(chǎn)生塑性變形和斷裂過(guò)程中吸收能量的能力， 稱(chēng) 為材料的沖擊韌性。用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定材料的沖擊韌性時(shí)，是把材料制成標(biāo)準(zhǔn)試

12、 樣，置于能實(shí)施打擊能量的沖擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的，并用折斷試樣的沖擊吸收功 來(lái)衡量。 沖擊試驗(yàn)機(jī)由擺錘、機(jī)身、支座、度盤(pán)、指針等幾部分組成。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將 帶有缺口的受彎試樣安放于試驗(yàn)機(jī)的支座上， 舉起擺錘使它自由下落將試樣沖 斷。若擺錘質(zhì)量為 G，沖擊中擺錘的質(zhì)心高度由 Hi變?yōu)镠2，勢(shì)能的變化為 G(H^H2)，它等于沖斷試樣所消耗的功，即沖擊中試樣所吸收的功為 圖1沖擊韌性試驗(yàn)原理圖 Ak可由指針指示的位置從度盤(pán)上讀出。 Ak值越大，表明材料的抗沖擊性 能越好。Ak值是一個(gè)綜合性的參數(shù)，不能直接用于設(shè)計(jì)，但可作為抗沖擊構(gòu) 件選擇材料的重要指標(biāo)。 沖擊試驗(yàn)的主要用途： (1)

13、評(píng)價(jià)材料對(duì)大能量一次沖擊載荷下破壞的缺口敏感性； ⑵ 檢查和控制材料的冶金質(zhì)量和熱加工質(zhì)量；材料的內(nèi)部缺陷和晶粒大 小對(duì)Ak值有明顯影響，因此可用沖擊實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)材料質(zhì)量， 判定熱加 工和熱處理工藝質(zhì)量。 (3) 評(píng)定材料在高、低溫條件下的韌脆轉(zhuǎn)變特性。 沖擊過(guò)程所消耗的能量，除大部分為試樣斷裂所吸收外，還有一小部分消 耗于機(jī)座振動(dòng)等方面，只因這部分能量相對(duì)較小，一般可以忽略。但它卻隨著 實(shí)驗(yàn)初始能量的增大而加大，故對(duì) Ak值原本就較小的脆性材料，宜選用沖擊 能量較小的試驗(yàn)機(jī)。 三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 沖擊實(shí)驗(yàn)機(jī) 實(shí)驗(yàn)用材料：45鋼淬火、45鋼正火 沖擊試樣要求： 丄 (1.1

14、A 涉 知 1 'J. C7 * \// 丄 1 0.3 B 圖2 U型缺口試樣 沖擊韌性Ak的數(shù)值與試樣的尺寸、缺口形狀和支承方式有關(guān)。為便于比 較，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定兩種形式的試樣：① U型缺口試樣；②V型缺口試樣 圖3 V型缺口試樣 沖擊時(shí)，由于試樣缺口根部形成高度應(yīng)力集中， 形成較多的能量，缺口的 深度、曲率半徑及角度的大小都對(duì)試樣的沖擊吸收功有影響。為保證尺寸準(zhǔn)確， 缺口應(yīng)采用銑削、磨削加工，要求缺口底部光滑，無(wú)平行于缺口軸線的刻痕。 試樣的制備亦應(yīng)避免由于加工硬化或過(guò)熱而影響其沖擊性能。 四、

15、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1) 檢查試樣的形狀、尺寸及缺口質(zhì)量是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求； (2) 空打試驗(yàn)：舉起擺錘，試驗(yàn)機(jī)上不放置試樣，然后釋放擺錘空打，調(diào) 整指針回零； (3) 用專(zhuān)用對(duì)中塊，使試樣貼緊支座安放，缺口處于受拉面，并使缺口對(duì) 稱(chēng)面位于兩支座對(duì)稱(chēng)面上； (4) 將擺錘舉高掛穩(wěn)后，擺錘下落沖斷試樣。待擺錘回落至最低位置時(shí)， 進(jìn)行制動(dòng)，記錄度盤(pán)的指示值。 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： (1) 在擺錘擺動(dòng)范圍內(nèi)， 不得有任何人員活動(dòng)或放置障礙物， 以確保安全 (2) 不帶保險(xiǎn)銷(xiāo)的機(jī)動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)或手動(dòng)沖擊試驗(yàn)機(jī)，在安裝試樣前，最 好先把擺錘用木塊擱置在支座上，試樣安裝完畢再舉擺。 (3) 手動(dòng)沖

16、擊試驗(yàn)機(jī)當(dāng)擺錘舉到需要高度時(shí)，可聽(tīng)到銷(xiāo)釘鎖住的聲音，為 避免沖斷銷(xiāo)釘應(yīng)輕輕放擺， 在銷(xiāo)釘未鎖住前切勿放手。 擺錘下落尚未沖斷試樣 前，不應(yīng)將控制桿推向制動(dòng)位置。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 沖擊試樣材料種類(lèi)、試樣尺寸及類(lèi)型、試驗(yàn)機(jī)型號(hào)及打擊能量； (2) 標(biāo)注每次試驗(yàn)的沖擊吸收功，畫(huà)圖示意沖斷試樣的斷口宏觀形貌。 (3) 分析影響沖擊性能測(cè)定的主要因素。 實(shí)驗(yàn)四斷口分析 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 了解韌性斷裂和脆性斷裂斷口的宏觀特征及微觀特征； (2) 學(xué)習(xí)使用掃描電鏡觀察斷口微觀形貌并分析材料的斷裂特點(diǎn)； 二、 基本原理 1. 宏觀韌性斷裂(塑斷、延性斷裂)：斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀

17、塑性變形， 這種斷裂有一個(gè)緩慢的撕裂過(guò)程，是由于裂紋的緩慢擴(kuò)展而造成的。斷裂時(shí)的 應(yīng)力高于材料的屈服強(qiáng)度。在工程結(jié)構(gòu)材料中韌性斷裂反映為過(guò)載斷裂。 由于 塑斷前產(chǎn)生顯著的塑性變形，有明顯的失效預(yù)兆，及時(shí)采取措施可以防止斷裂 的發(fā)生，即使短時(shí)突然過(guò)載，一般也只造成宏觀塑性變形或局部開(kāi)裂， 不會(huì)造 成整體斷裂或飛出碎片。 宏觀斷口特征三要素：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇； 斷口呈纖維狀，灰暗， 無(wú)光澤。 圖1杯椎狀斷口 韌性斷裂多數(shù)是微孔聚集型斷裂。韌窩是微孔聚集型斷裂的基本特征。 韌窩的形狀主要取決于應(yīng)力狀態(tài)或應(yīng)力與斷口的相對(duì)取向： （1） 正應(yīng)力 W孔的表面 等軸狀韌窩 （2

18、） 切應(yīng)力作用，在剪切唇部分 拉長(zhǎng)的拋物線韌窩（上下表面拉 長(zhǎng)韌窩指向相反） （3） 應(yīng)力狀態(tài)為拉、彎聯(lián)合作用 撕裂韌窩（兩個(gè)相配斷口上的方 向相同） 韌窩的形狀取決于應(yīng)力狀態(tài)，而韌窩的大小、深淺和數(shù)量取決于第二相的 大小、數(shù)量、分布及基體的塑性變形能力（特別是形變強(qiáng)化能力） 、外界因素 （應(yīng)力大小、狀態(tài)、溫度、形變速度）韌窩小而淺 夾雜物或第二相粒子 多，材料的塑性較差，溫度低，應(yīng)變速率大 注意：在斷口分析中，不能在微觀上看到韌窩就斷定為韌性斷裂， 因?yàn)閷?shí)際零 件受力狀態(tài)復(fù)雜，宏觀上是脆性斷裂的斷口，局部區(qū)域也可能有塑性變形，顯 示出韌窩形態(tài)，在具體分析時(shí)要把宏觀與微觀結(jié)合，再

19、下結(jié)論。 2. 宏觀脆性斷裂（低應(yīng)力斷裂）：從宏觀看斷裂前不產(chǎn)生塑性變形，但在 局部區(qū)域仍存在一定的塑性變形，斷裂前材料承受的工作應(yīng)力通常不超過(guò)屈服 極限，甚至低于按常規(guī)設(shè)計(jì)程序確定的許用應(yīng)力。 脆性斷裂的斷裂面一般與正 應(yīng)力垂直，斷口平齊而光亮，呈放射狀或結(jié)晶狀、人字花樣。 dt蜒為正衽曲進(jìn)中的 圖2脆性斷口宏觀特征 解理斷裂是典型的脆性斷裂。 解理斷裂是在拉伸應(yīng)力作用下引起的一種脆 性穿晶斷裂。通常總是沿著一定的結(jié)晶面分離， 這種晶面稱(chēng)為解理面 (低指數(shù) 面，表面能低，理論斷裂強(qiáng)度低) 。多晶體由于內(nèi)部晶粒多，而各晶粒取向不 同，所以多晶體的解理斷口是由許多取向

20、略有差別的光滑小平面組成， 每個(gè)小 平面代表一個(gè)晶粒(解理刻面) 。在解理刻面內(nèi)部只從一個(gè)解理面發(fā)生解理破 壞實(shí)際上是很少的， 多數(shù)情況下， 裂紋要跨越若干相互平行的且位于不同高度 的解理面， 從而在同一刻面內(nèi)部出現(xiàn)了解理臺(tái)階和河流花樣。 解理臺(tái)階是沿兩 個(gè)高度不同的平行解理面上擴(kuò)展的解理裂紋相交時(shí)形成的。 解理斷裂的另一微觀特征是存在舌狀花樣， 它是由于解理裂紋沿孿晶界擴(kuò) 展留下的舌頭狀凹坑或凸臺(tái)。 三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 掃描電鏡 KYKY-2800B 實(shí)驗(yàn)用材料：退火態(tài)低碳鋼 、45鋼(淬火處理)、45 鋼(正火狀態(tài)) 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1) 將低碳鋼進(jìn)行靜拉伸實(shí)驗(yàn)，斷裂后截

21、取其斷口，清潔處理后待用；將 經(jīng)淬火處理的 45鋼及正火態(tài) 45 鋼進(jìn)行常溫沖擊實(shí)驗(yàn)，沖斷后截取斷口部分， 清潔處理后待用； (2) 了解掃描電鏡的構(gòu)造原理，學(xué)習(xí)操作規(guī)程及安全事項(xiàng)； (3) 利用掃描電鏡觀察兩種材料斷口試樣的微觀形貌。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)使用的掃描電鏡的型號(hào)及操作程序； (2) 觀察并記錄試樣斷口的微觀形貌； (3) 結(jié)合試樣斷口的宏觀特征和微觀特征，分析試驗(yàn)材料的綜合性能。 實(shí)驗(yàn)五 金屬的磨粒磨損 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? (1) 了解材料磨損試驗(yàn)方法； (2) 探討材料的磨粒磨損機(jī)理； 二、磨損原理 任何一部機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 各機(jī)件之間總要發(fā)生相對(duì)

22、運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)兩個(gè)相互接觸 的機(jī)件表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)就產(chǎn)生摩擦， 有摩擦就必然有磨損， 這是必然的結(jié)果。 磨粒磨損是當(dāng)摩擦副一方表面存在堅(jiān)硬的細(xì)微凸起， 或者在接觸面之間存 在著硬質(zhì)粒子時(shí)所產(chǎn)生的一種磨損。 前者可稱(chēng)為兩體磨粒磨損， 后者稱(chēng)為三體 磨粒磨損。 磨粒磨損的主要特征是摩擦面上有明顯犁皺形成的溝槽。在磨粒磨損時(shí)， 磨粒與摩擦表面之間的相互作用， 與機(jī)械加工中切削刀具與工件的相互作用類(lèi) 似。對(duì)于韌性金屬材料， 每一磨粒從表面上切下的時(shí)一個(gè)連續(xù)屑； 而對(duì)于脆性 金屬材料， 一個(gè)磨粒切下的是許多斷屑。 由于磨粒磨損產(chǎn)生的條件不同， 它不 是簡(jiǎn)單的切削過(guò)程。 當(dāng)磨粒受切向力作用而沿著摩擦表面產(chǎn)

23、生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)， 摩 擦表面將受到剪切、 犁皺或切削。 對(duì)于韌性金屬材料和有銳刃的硬粒子， 表面 材料是被剪切下來(lái)的， 且呈連續(xù)屑形式。 而對(duì)于有光滑刃或圓刃的硬粒子， 韌 性金屬材料只被犁皺。 犁皺時(shí)，表面材料沿硬粒子運(yùn)動(dòng)方向被橫推而形成溝槽。 大部分塑性變形的材料沿溝槽兩側(cè)推積起來(lái)， 而不是從表面上切削下來(lái)。 對(duì)于 脆性材料， 溝槽是由裂紋擴(kuò)展和隨后的表面材料成碎片脫落而形成的。 在碾碎 性磨粒磨損時(shí)， 磨粒被壓碎前幾乎沒(méi)有滾動(dòng)和切削的機(jī)會(huì)， 因此，磨粒對(duì)摩擦 表面的作用是由于磨粒接觸點(diǎn)處的集中壓應(yīng)力所造成的。 這種集中壓應(yīng)力可使 韌性材料表面產(chǎn)生塑性變形。 由于磨粒大量而密集地反復(fù)壓入摩擦

24、表面， 使經(jīng) 受塑性變形的材料前后流動(dòng)， 最后由于疲勞而破壞。 對(duì)于脆性材料， 由于摩擦 表面幾乎不產(chǎn)生塑性變形， 故磨損是由于表面材料脆性斷裂的結(jié)果， 但也可以 是反復(fù)應(yīng)力作用而產(chǎn)生疲勞破壞所致。 所以磨粒磨損過(guò)程可能是磨粒對(duì)摩擦表 面產(chǎn)生的切削作用、 塑性變形和疲勞破壞作用或脆性斷裂的結(jié)果， 還可能是它 們綜合作用的反映，而以某一損害作用為主。 三、實(shí)驗(yàn)儀器及材料 MLS-225 濕式橡膠輪磨粒磨損試驗(yàn)機(jī) 1 臺(tái) 電子天平 實(shí)驗(yàn)用材料：低碳鋼 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 (1)樣安裝后，將1000g的水和1500g的石英砂倒入試驗(yàn)箱中； ⑵ 在70N載荷、100rpm轉(zhuǎn)速條件下，進(jìn)行1000r的跑合，經(jīng)丙酮清洗 晾干后，用電子天平稱(chēng)重， 作為被測(cè)試樣的原始重量， 隨即開(kāi)始正式磨損試驗(yàn)； (3) 在一定載荷、一定轉(zhuǎn)速條件下進(jìn)行一段時(shí)間的磨損，磨損完畢，磨損 試樣用丙酮清洗，晾干后稱(chēng)取重量，并計(jì)算磨損失重及磨損速率； (4) 觀察磨損表面宏觀形貌。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 (1) 簡(jiǎn)述磨損實(shí)驗(yàn)方法； (2) 計(jì)算磨損失重及磨損速率，并結(jié)合磨損表面的形貌觀察分析材料的磨 損機(jī)理。