金屬材料力學(xué)性能檢測分別包括檢測金屬材料的拉伸試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、壓扁測試、沖擊試驗(yàn)、硬度測試、疲勞測試等等。以下一起來看看這六大類的檢測的介紹。

一、金屬材料拉伸試驗(yàn)

拉伸測試是最基本、應(yīng)用最廣泛的材料力學(xué)性能試驗(yàn)，一方面，拉伸試驗(yàn)的力學(xué)性能指標(biāo)可以作為工程設(shè)計、評定材料和優(yōu)選工藝的依據(jù)，具有重要的工程實(shí)際意義。另一方面，拉伸試驗(yàn)可以揭示材料的基本力學(xué)行為規(guī)律，也是研究力學(xué)性能的基本試驗(yàn)方法。

拉伸試驗(yàn)，通常是在軸向加載條件下進(jìn)行的，其特點(diǎn)是試驗(yàn)機(jī)加載軸線與試樣軸線重合，載荷緩慢施加。

在材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，試樣在負(fù)載平穩(wěn)增加下發(fā)生變形直至斷裂，可得出一系列強(qiáng)度指標(biāo)（抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度）金額塑性指標(biāo)（斷后伸長率和斷面收縮率）。

在高溫下進(jìn)行的拉伸試驗(yàn)還可以得到蠕變數(shù)據(jù)。

常規(guī)試樣：

主要測試項(xiàng)目：

測試標(biāo)準(zhǔn)：

二、金屬材料彎曲試驗(yàn)

測試目的：檢測金屬材料彎曲塑性變形能力

簡介

金屬材料彎曲測試提供了材料延展性的一種目指示。通常是以圓形、方形、矩形或多邊形橫截面試樣在彎曲裝置上經(jīng)受彎曲塑性變形，用相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎頭直徑在試樣中間施壓，直至達(dá)到規(guī)定的彎曲角度。

彎曲試驗(yàn)時，試樣兩臂的軸線保持在垂直于彎曲軸的平面內(nèi)。如為180°角的彎曲試驗(yàn)，按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，將試樣彎曲至兩臂相距規(guī)定距離且相互平行或兩臂直接接觸。

檢測內(nèi)容

彎曲試驗(yàn)通常為三點(diǎn)彎曲，當(dāng)用相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎頭直徑給試樣施壓到規(guī)定的角度后，檢測試樣彎曲面是否有裂紋等缺陷。

如沒有特別規(guī)定，測試后的試樣彎曲面是不允許有裂紋的。

測試范圍：金屬及其合金（棒材、型材、板材、管材等）、金屬焊接接頭（面彎、背彎、側(cè)彎）

檢驗(yàn)步驟：取樣——制備標(biāo)準(zhǔn)試樣——測試——原始數(shù)據(jù)填寫——出具測試報告

相GB-T 232 金屬材料 彎曲試驗(yàn)方法

GB/T 15825.5 金屬薄板成形性能與試驗(yàn)方法 第5部分 彎曲試驗(yàn)

GB/T 244 金屬管 彎曲試驗(yàn)方法

YB/T 5349 金屬材料 彎曲力學(xué)性能試驗(yàn)方法

GB/T 2653 焊接接頭彎曲試驗(yàn)方法

ISO 6506-1 Metallic materials — Brinell hardness test

ISO 6507-1 Metallic materials — Vickers hardness test

ASTM E10-18 Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials

ASTM E18-18 Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials

ASTM E92?16 Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials

測試圖片

三、金屬材料壓扁測試

壓扁試驗(yàn)，是用以檢驗(yàn)金屬管壓扁到規(guī)定尺寸的變形性能，并顯示其缺陷的一種試驗(yàn)方法。在進(jìn)行壓扁試驗(yàn)時，將試樣放在兩個平行板之間，用壓力機(jī)或其他方法，均勻地壓至有關(guān)的技術(shù)條件規(guī)定的壓扁距（用管子外壁壓扁距或內(nèi)壁壓扁距，以毫米表示），檢查試樣彎曲變形處，如無裂縫、裂口或焊縫開裂，即認(rèn)為合格。

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)GB/T246—2007《無縫鋼管壓扁試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)適用于外徑不超過600mm，壁厚不超過外徑的15%的無縫鋼管。以及GB/T2653—1989《焊接接頭彎曲及壓扁試驗(yàn)方法》。

一、壓扁試樣

1、試樣從外觀檢查合格的無縫鋼管任意部位切取。試樣應(yīng)為管產(chǎn)品的全載面管段。

2、試樣長度應(yīng)不小于10mm，但不超過100mm。試樣的棱邊允許用銼或其他方法將其倒圓或倒角。 注：如果試驗(yàn)結(jié)果滿足試驗(yàn)要求，可以不對試樣的棱邊倒圓或倒角。

3、如要在一根全長管的管端進(jìn)行試驗(yàn)時，應(yīng)在距管端面為試樣長度處垂直于管縱軸線切口，切割深度至少達(dá)外徑的80%。

二、試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)可在萬能試驗(yàn)機(jī)或壓力試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。試驗(yàn)機(jī)要裝備有上下兩平行壓板，平行壓板的寬度應(yīng)超過壓扁后的試樣寬度，即至少為1.6D。壓板的長度不小于試樣的長度。試驗(yàn)機(jī)具有將試樣壓扁至規(guī)定壓板距離的能力。壓板應(yīng)具有足夠剛度。并能控制試驗(yàn)所要求的速率范圍內(nèi)。

三、試驗(yàn)條件及操作程序

1、試驗(yàn)一般應(yīng)在10℃～35℃的室溫范圍內(nèi)進(jìn)行。對要求在控制條件下進(jìn)行的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。試樣壓扁速度可采用20-50mm/min。出現(xiàn)爭議時，壓板的移動速率不應(yīng)超過25mm/min。

2、要根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，或雙方協(xié)議確定壓板距離H

H——力作用下兩壓板之間的距離 單位mm

t——鋼管公稱管壁厚度 單位mm

b ——壓扁后試樣的內(nèi)寬度 單位mm

D——鋼管公稱外徑 單位mm

a——常數(shù)、由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定

一般值取為0.07、0.08、0.09

3、將試樣置于兩平行壓板之間。焊接管的焊逢應(yīng)置于相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的位置。用壓力機(jī)或試驗(yàn)機(jī)在半徑方向上施加作用力，以不大于50mm/min的速度均勻地壓到壓扁距離H后，卸除載荷，取下試樣，肉眼觀察試樣彎曲部位。

四、金屬材料沖擊測試

夏比沖擊測試是用來測定金屬材料抗缺口敏感性(韌性)的試驗(yàn)。其原理是利用能量守恒定律，用規(guī)定高度和能量的擺錘對制備有U形缺口或V形缺口的標(biāo)準(zhǔn)沖擊試樣，進(jìn)行一次性沖擊，使試樣沿缺口位置沖斷，用斷裂前后擺錘位置的高度差來計算試樣的吸收功，即為Aku或Akv。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，為了檢測溫度對材料沖擊性能的影響，可進(jìn)行低溫沖擊試驗(yàn)。吸收功值(J)大，表示材料韌性好，對結(jié)構(gòu)中的缺口或其他的應(yīng)力集中情況不敏感。

夏比V形缺口比夏比U形缺口更為尖銳，更能反應(yīng)材料的缺口和內(nèi)部缺陷對動態(tài)載荷的敏感性，所以對重要結(jié)構(gòu)的材料近年來趨向于采用V形缺口試樣做沖擊試驗(yàn)。

檢測內(nèi)容：

測試標(biāo)準(zhǔn)：

GB/T 229 金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)方法

EN ISO 148-1 金屬材料夏比擺錘沖擊試驗(yàn)第1部分:試驗(yàn)方法.

ASTM E23 金屬材料缺口試樣標(biāo)準(zhǔn)沖擊試驗(yàn)方法

ASTM A370 鋼制品力學(xué)性能測試的試驗(yàn)方法和定義

AS 1544.2 金屬沖擊測試 夏比V型缺口

JIS Z2242 金屬材料沖擊試驗(yàn)

五、金屬材料硬度測試

所謂硬度，就是材料抵抗更硬物壓入其表面的能力。根據(jù)試驗(yàn)方法和適應(yīng)范圍的不同，硬度單位可分為布氏硬度、維氏硬度、洛氏硬度、顯微維氏硬度等許多種，不同的單位有不同的測試方法，適用于不同特性的材料或場合。

硬度測試是檢測材料性能的重要指標(biāo)之一，也是最快速最經(jīng)濟(jì)的試驗(yàn)方法之一。之所以能成為力學(xué)性能試驗(yàn)的常用方法，是因?yàn)橛捕葴y試能反映出材料在化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和處理工藝上的差異。

硬度的測試方法及分類

硬度試驗(yàn)是應(yīng)用最廣泛的力學(xué)性能試驗(yàn)，根據(jù)受力方式，可分為壓人法和劃痕法。在壓入法中，按照加力速度不同又可分為靜態(tài)力試驗(yàn)法和動態(tài)力試驗(yàn)法。通常所采用的布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等均屬于靜態(tài)力試驗(yàn)法，肖氏硬度、里氏硬度和錘擊布氏硬度等屬于動態(tài)力試驗(yàn)法。

其中肖氏硬度也稱為回跳法，所以又可以分為：壓入法、彈性回跳法和劃痕法。

同一類方式的硬度可以換算；不同類方式則只能采用同一種材料進(jìn)行標(biāo)定。

測試項(xiàng)目

測試儀器

測試標(biāo)準(zhǔn)

六、金屬材料疲勞測試

工程中很多機(jī)件和構(gòu)件都是在變動載荷下工作，如曲軸、連桿、齒輪、彈簧、輥?zhàn)?、葉片及橋梁等，其失效形式主要是疲勞斷裂。

疲勞是指機(jī)件和構(gòu)件在服役過程中，由于承受變動載荷而導(dǎo)致裂紋萌生和擴(kuò)展以致斷裂失效的全過程。變動載荷是引起疲勞破壞的外力，是指載荷大小甚至方向均隨時間變化的載荷，其在單位面積上的平均值為變動應(yīng)力。變動應(yīng)力分為循環(huán)應(yīng)力和無規(guī)則隨機(jī)變動應(yīng)力。循環(huán)應(yīng)力的波形有正弦波、矩形波和三角形波等。

疲勞的特點(diǎn)：疲勞是具有壽命的斷裂，其斷裂應(yīng)力水平往往低于材料抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度；疲勞是脆性斷裂（突發(fā)性）；對缺陷（缺口、裂紋及組織缺陷）十分敏感。

在載荷下進(jìn)行試驗(yàn)以提供材料或零部件的某種疲勞數(shù)據(jù)的試驗(yàn)稱為疲勞試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn)按失效循環(huán)次數(shù)可分為高周疲勞試驗(yàn)和低周疲勞試驗(yàn)。高周疲勞試驗(yàn)以應(yīng)力為基本控制參數(shù)，低周疲勞試驗(yàn)以應(yīng)變?yōu)榛究刂茀?shù)。疲勞試驗(yàn)按載荷和環(huán)境可分為室溫疲勞試驗(yàn)、高溫疲勞試驗(yàn)、低溫疲勞試驗(yàn)、熱疲勞試驗(yàn)、腐蝕疲勞試驗(yàn)、接觸疲勞試驗(yàn)和沖擊疲勞試驗(yàn)。

常用試驗(yàn)方法及其特點(diǎn)

單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法

單點(diǎn)疲勞試驗(yàn)法適用于金屬材料構(gòu)件在室溫、高溫或腐蝕空氣中旋轉(zhuǎn)彎曲載荷條件下服役的情況。

試樣要求：（1）試樣數(shù)量為8 ~ 10根；試樣尺寸要求最小截面直徑d一般取6，7，8，9mm，偏差小于0.005d。

升降法疲勞試驗(yàn)

升降法疲勞試驗(yàn)主要用于測定中、長壽命區(qū)材料或結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的隨機(jī)特性。在常規(guī)疲勞試驗(yàn)方法測定疲勞強(qiáng)度的基礎(chǔ)上或在指定壽命的材料或結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度無法通過試驗(yàn)直接測定的情況下，一般采用升降法疲勞試驗(yàn)間接測定疲勞強(qiáng)度。

（試樣數(shù)量：約16根）

高頻振動疲勞試驗(yàn)法

高頻振動試驗(yàn)利用試驗(yàn)器材產(chǎn)生含有循環(huán)載荷頻率為1000Hz左右特性的交變慣性力作用于疲勞試樣上，可以滿足在高頻、低幅、高循環(huán)環(huán)境條件下服役金屬材料的疲勞性能研究。高頻振動試驗(yàn)主要用于軍民機(jī)械工程的需要。

試樣要求：試樣形狀同單點(diǎn)疲勞試樣相同；試樣材料一般選用高強(qiáng)度鋼。

超聲波疲勞試驗(yàn)

超聲法疲勞試驗(yàn)是一種加速共振式的疲勞試驗(yàn)方法，其測試頻率（20kHz）遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)疲勞測試頻率（小于200Hz）。超聲法疲勞試驗(yàn)一般用于超高周疲勞試驗(yàn)，主要針對109以上周次疲勞試驗(yàn)。

試樣分為拉壓試樣和三點(diǎn)彎曲試樣。