1、材料力學性能實驗指導書（金屬材料工程專業(yè)）張學萍 劉志遠沈 陽 理 工 大 學二 零 一 二 年 三 月目 錄實驗一 硬度實驗. 3實驗二 材料力學性能綜合實驗 17 前 言材料力學性能這門課的實驗是該課的重要組成部分，是該理論課的基礎，正確地掌握實驗的理論和方法，對提高學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力有重要意義。編寫本實驗指導書，是根據材料力學性能教學大綱及教材的有關內容、又根據我院設備、儀器實際情況編寫的，這樣，與教材的內容相一致，便于安排實驗教學。本實驗指導書將部分單項實驗改為綜合實驗，材料力學性能綜合實驗不僅使學生建立完整的知識體系，還能有效地提高學生的整體思維能力和總結概括能

2、力。本實驗指導書適用于：材料成型及控制工程專業(yè) 編者 2012年3月實驗一 硬度實驗一. 實驗目的1. 掌握洛氏、布氏硬度的基本原理及測試方法。2. 根據材料的性質正確選擇硬度計類型及壓入條件。3. 熟悉各種硬度值之間的換算。二、實驗內容用洛氏硬度計測定試樣熱處理前后的硬度；用布氏硬度計測定45剛退火后的硬度；觀察維氏硬度計的操作方法（選做）。三、概述硬度試驗操作簡便，對工件損傷小，可在零件上直接測試，故在生產實踐中應用很普遍。硬度所表征的不是一個確定的物理量，它是衡量材料軟硬程度的一種性能指標。硬度值的意義隨試驗方法而不同。硬度試驗基本上可分為壓入法和刻劃法。對于以壓入法進行的硬度試驗，其硬

3、度值是表示材料抵抗另一物體壓入其表面的能力，洛氏、布氏和維氏硬度都屬于壓入法硬度試驗。（一） 洛氏硬度試驗法。1.洛氏硬度是以壓痕的深度來表示材料的硬度值。圖1-1為洛氏硬度試驗原理圖。測試洛氏硬度時，用規(guī)定的壓頭，先后施加兩個負荷：預負荷F0和主負荷F1?？傌摵蒄= F0+F1。圖1-1中，0-0位置為未加負荷時的壓頭位置；l-l位置為施加10kg預負荷后的位置，壓入深度為h1；2-2位置為加上主負荷后 的位置，此時壓入深度為h2；3-3位置 圖 1-1 洛氏硬度試驗原理為卸除主負荷后由于彈性變形的恢復而使壓頭略微提高的位置，此時壓頭的實際壓入深度為h3。由主負荷引起的殘余壓入深度h=h3-

4、h1，用此來衡量金屬硬度值的大小。若直接用h來表示硬度，則會出現硬的金屬硬度值小，而軟的金屬硬度值反而大的現象。不符常規(guī)。為了適宜人們認為數值愈大硬度值愈高的習慣概念，人為規(guī)定，用一常數K減去h來表示硬度的太小，并規(guī)定每0.002mm為一個洛氏硬度單位。因此，洛氏硬度值的計算公式可寫成： 式中：h1預加負荷壓入試樣的深度(mm)； h3卸除主負荷后壓人試樣的深度(mm)； K一常數。A和C標尺K=0.2mm，B標尺K=0.26mm。因此，洛氏硬度值的計算公式還可以寫成：試驗時，可選用不同的壓頭和不同的主負荷，洛氏硬度標尺也隨之變化。表1-1為各種洛氏標尺及試驗條件。 表 1-1 各種洛氏標尺及

5、實驗條件壓頭標尺符號總負荷（公斤力）金剛石120°圓錐鋼球1/16鋼球1/8鋼球1/4鋼球1/2160AFHLR100DBEMS150CGKPV表1-1 中最常用的是HRA 、HRB、HRC等三種。表1-2為這三種洛氏硬度標尺的試驗條件和應用。表 1-2 三種洛氏硬度標尺的試驗條件和應用洛氏硬度值測量范圍HR標尺壓頭形狀預負荷（公斤力）主負荷（公斤力）總負荷（公斤力）符號大致相當的維氏硬度值表盤上刻度的顏色應用20-67C金剛石120°圓錐10140150HRC240-900黑碳鋼、工具鋼及合金鋼等淬火和回火后的硬度25-100B1/16鋼球1090100HRB60-240

6、紅有色金屬及合金退火鍋等低硬度零件的硬度70-85A金剛石120°圓錐105060HRA390-900黑碳化物、硬質合金及表面硬化零件等2. 洛氏硬度計的操作規(guī)程 洛氏硬度計由機體、加荷機構、測深機構和壓頭等組成。 1）根據試樣的材質、形狀和尺寸選擇壓頭、負荷，并安裝到位； 2）試樣平放在載物臺上，將壓頭對準試樣表面待測部位； 3）順時針轉動載物臺升降手柄使試樣接觸壓頭，繼續(xù)轉動手柄使百分表的小指針指向紅點，這表明預負荷已加完，此時要求大指針不偏離刻度盤零點±5個刻度； 4）轉動刻度盤使其零點對準大指針； 5）扳動加荷手柄施加主負荷，施荷時聞46秒，然后平穩(wěn)地把手柄扳回到卸

7、荷位置； 6）從刻度盤的相應標尺讀出指針所指的硬度值； 7）逆時針旋轉手輪，取出試樣，測試完畢。 測試洛氏硬度時應注意： 為保證試驗結果的精度，試樣表面應平整、無油污、無氧化皮及凹坑等；試樣的厚度不應小于壓痕深度的l0倍。 兩相鄰壓痕中心距離及壓痕中心至試樣邊緣距離均不得小于3mm。 洛氏硬度試驗如在圓柱或球形表面進行時，應對試驗結果加以校正。校正值可通過下列計算公式求得：對圓柱面： 對球面： 式中：HRC應加上的校正值； HRC球面或圓柱面的硬度； D球或圓柱的直徑。 試樣的安裝必須保證壓頭所施加的作用力垂直于待測面，對于彎曲及其他不規(guī)則形狀的試樣，必須采用相應的專用工作臺。如對圓柱式樣須用

8、V形工作臺； 每個試樣的試驗次數不應少于兩次，取其平均值。 (二)布氏硬度試驗法布氏硬度與材料其他的機械性能關系密切，尤其是與抗拉強度極限存在近似的換算關系：b=K·HB（其中K為常數，不同的材料有不同的K值），這在生產中有很重要的意義。 布氏硬度的測試原理圖12為布氏硬度測試原理圖。用一定大小的負荷P(公斤力)，把直徑力D（mm）的淬火鋼球壓人被測試樣的表面，保持一定時間后卸除負荷。測量試樣表面壓痕的直徑d，計算出布氏硬度值，用符號HB表示。該值的大小就是試樣表面壓痕單位面積上所承受的壓力。 即： 式中：D鋼球直徑(mm)； P試驗負荷(有3000；1000；750；250等)；

9、d壓痕直徑(mm)。 圖1-2 布氏硬度測試原理圖 圖1-3壓痕相似原理由于金屬材料軟硬不一，薄厚不同，若只采用一種標準負荷P和鋼球直徑D，就會出現這種現象：若對硬的材料合適，對軟的材料就可能使鋼球陷入材料內；若對厚的材料適用，對薄的材料就可能壓透。因此，實際進行布氏硬度試驗時，要求選用不同的負荷P 和鋼球直徑D。但對于同一種材料采用不同的P和D 進行試驗，能否得到相同的布氏硬度值，關鍵在于壓痕的幾何形狀是否相似。圖13表示兩個不同直徑的壓頭D1和D 2在不同載荷P1和P2作用下，壓入金屬表面的情況。有圖可得出： d=Dsin 即：由上式可看出，假若壓入角不變時,為使同一材料的HB值相同，還應

10、保持P /D2也為常數。國標GB23163中規(guī)定布氏硬度試驗時P/D2的比值為30、10、2.5三種。根據金屬材料種類，試樣硬度范圍和厚度的不同按表13選擇P、D及加荷時間。 表 1-3 布氏硬度試驗的規(guī)范金屬類型布氏硬度值（HB）試樣厚度（）負荷P與鋼球直徑D的關系鋼球直徑（）負荷P（）負荷保持時間（s）黑色金屬140-4506-34-22P=30D21052.53000750187.51014066-33P=10D21052.5100025062.510有色金屬金剛石120°圓錐1306-34-22P=30D21052.53000750187.53036-1309-36-33P=

11、10D21052.5100025062.5308-3566-33P=2.5D21052.525062.515.6302.布氏硬度的表示方法：例如用D=10mm，P=3000kg，負荷保持時間為10秒時所測得的硬度值為280，則表示為HB280。在其它條件下測得的HB值應注以相應的試驗條件，例如HB5/250/30100，表示D=5mm，P=250kg，負荷保持時間為30秒的條件下測得的HB值為100。 3.布氏硬度計的操作規(guī)程(以HB3000B型為例) 布氏硬度計由機體、工作臺、加荷機構、換向開關系統（電子控制系統）和壓入頭等部分組成。 1)根據材料選擇負荷、壓入頭及施荷時間；2)把載物臺、負

12、荷、壓入頭裝好；3）首先打開開關，接通電源，此時電源指示燈亮。實驗力選擇好后，按動實驗力保持時間按鈕（12秒、30秒或60秒） 4)將試樣放到載物臺上，順時針轉動手輪使載物臺緩緩上升，試樣與壓頭接觸直至手輪與螺母產生相對滑動，按動啟動按鈕，硬度計即可自動完成一個工作循環(huán)。；5)試驗結束后，轉動手輪，取下試樣，用讀數顯微鏡測量試樣表面的壓痕直徑。 6)根據壓痕直徑、負荷大小、鋼球直徑查硬度換算表或用公式計算均可得出布氏硬度值。附表15列出布氏硬度試驗中壓痕直徑與硬度值之間的關系。4.布氏硬度試驗中的注意事項 1)試樣表面應光滑、無氧化皮和污物； 2)試樣的厚度應不小于壓痕深度的l0倍； 3)相鄰

13、壓痕中心距離不小于壓痕直徑的四倍，壓痕中心距試樣邊緣的距離應不小于壓痕直徑的2.5倍； 4)壓痕直徑應在0.25D<d<0.6D范圍內，否則試驗結果無效；5)只可用來測定硬度小于HB450的金屬材料。 (四)各種硬度間的換算附表1-7中列出布氏、洛氏和維氏硬度間的換算。洛氏硬度和布氏硬度之間有一定的換算關系。對鋼鐵材料而言，HB»2HRB HB»10HRC（只當HRC=4060范圍）四、實驗儀器、設備及材料HRS-150型洛氏硬度計； HR-150A型洛氏硬度計； HB-3000B型布氏硬度計 讀數顯微鏡。45鋼退火件；45鋼或T10鋼淬火件；紗布等。五、實驗步

14、驟1.分組熟悉各種硬度計的構造及操作方法。2.用砂紙打磨試樣的表面3.進行硬度測定，洛氏硬度（HRB、HRC）每個試樣測三點，取平均值并記錄在下表中；，布氏硬度（HB）每個試樣測兩點，然后用讀數顯微鏡測試樣表面的壓痕直徑，測得結果查表1-5確定試樣的硬度值，取兩點的平均值并記錄在下表中。洛氏硬度項目試樣實驗規(guī)范實驗結果換算成布氏硬度HB壓頭主載荷kg硬度 標尺第一次第二次第三次平均值45鋼 淬火45鋼 退火布氏硬度項目試樣實驗規(guī)范實驗結果換算洛氏值鋼球直徑D(mm)主載荷(kg)P/D2施荷停留時間（S）第一次第二次平均值HBHRCHRB壓痕直徑 d(mm)HB壓痕直徑 d(mm)HB45鋼退

15、火六、實驗報告要求1.認真填寫實驗內容、實驗目的、實驗儀器、設備及材料、布氏、洛氏硬度計的測定原理、實驗步驟；2.填好上述二表；3.選擇下列三種材料所用的硬度計類型（要全面）及壓入條件：（1）60鋼淬火件；（2）20鋼淬火后高溫回火（調質處理）；（3）20鋼退火件；（4）鋁合金； 4.認真回答思考題。七、實驗成績評定按照實驗指導書的具體要求，根據每個學生實驗前的預習情況、實驗過程中操作情況及實驗報告的質量，綜合給出實驗成績。附表 1-5 壓痕直徑與布氏硬度對照表注：1.本表摘自國家標準金屬布氏硬度試驗法（GB231-63）中規(guī)定的數據。2.表中壓痕直徑D=10mm鋼球的試驗數據，如用D=5mm

16、或D=2.5mm鋼球試驗時，則所得壓痕直徑應分別增加到2倍或4倍。例如用D=5mm鋼球在750kgf載荷下所得的壓痕直徑為1.65mm，則在查表時采用1.65×2=3.30mm，而其相應硬度值為341。附表 1-6 壓痕對角線長度與維氏硬度對照表附表 1-7 各種硬度（布氏、洛氏、維氏）換算表注：1.本表摘自國家標準GB1172-74中所列的數據；2.表中帶有括號“（）”的硬度值僅供參考。實驗二 材料力學性能綜合實驗一、實驗目的1測定鑄鐵的抗彎強度b；測定鑄鐵彎曲時的最大撓度并與理論值比較，驗證求桁梁撓度的理論公式； 繪制鑄鐵彎曲時的Pf曲線；2. 了解沖擊試驗機的使用方法；測定低碳

17、鋼和鑄鐵的沖擊韌性值；觀察斷口的破壞形式，進行對比；3. 了解 12型純彎曲疲勞試驗機操作方法；觀察疲勞試驗過程；4. 掌握宏觀斷口的分析方法，認識脆性斷裂、韌性斷裂、疲勞斷裂的宏觀斷口特征； 初步認識比較典型的微觀斷口的特征。二、實驗內容本綜合實驗內容較多，共分四大部分，1.彎曲試驗；2.沖擊韌性試驗；3.疲勞演示試驗；4.斷口形貌觀察分析 （對彎曲、沖擊及疲勞試驗后的試件斷口進行分析）。首先對材料進行力學性能測試（包括彎曲、沖擊及疲勞等性能測試），然后對各種試驗后的斷口形貌進行觀察分析，這樣有助于學生建立完整的知識體系和總結概括能力。三、實驗原理彎曲試驗簡支梁中點受一集中力P，如圖（21）

18、，其中l(wèi)l/2PAB圖21 簡支梁受力圖點撓度為f=Pt3/48EJ抗彎強度b=Mb/W式中：Mb彎曲時的最大彎矩W抗彎截面模量J截面對中性軸的軸慣性矩E彈性模量沖擊韌性試驗在沖擊載荷作用下，由于加載速度不同，材料的機械性質也隨之發(fā)生變化。如塑性材料在快速沖擊載荷作用下就會出現脆性斷裂。沖擊試驗就是檢驗材料抵抗沖擊的能力和對缺口的敏感性。沖擊試驗是一項對比試驗，必須在國家規(guī)定的條件下進行。本試驗參照國際GB22984“金屬夏比（U型缺口）沖擊試驗方法”執(zhí)行。試件的規(guī)格尺寸技術要求見圖（22）。 試件方置在沖擊試驗機的機座上，擺錘下落其受沖擊而折斷。擺錘沖擊試件前后具有不同的高度H和h，見圖（2

19、3），其勢能之差即為沖斷試件所消耗的功W（J）。 W=Gl(coscos)試件擺錘機座JIZUO軸 O 10±0.1r1±0.15527.58±0.110±0.1沖力30 o 擺錘上的刀刃圖22沖擊試件尺寸圖 圖23沖擊試驗原理圖式中G為擺錘的重力（N）；l為擺長（mm）;未沖斷試件前擺錘的揚角;為沖斷試件前后擺錘的最大擺角。將沖擊功W除以試件斷口處的截面積A所得數值定義為材料的沖擊韌度（k）。kWA（Jcm2）式中W的值在實驗機標度盤上直接讀出。試件中間的可刻槽處有應力集中，并處于不利的三向拉應力狀態(tài)，呈脆性斷裂破壞。目的是模擬工程中實際構件有截面變化

20、、溝槽、螺紋、螺孔等承受沖擊的不利情況。純彎曲疲勞演示試驗本機有試樣夾持機構、加荷裝置、計數器計及機臺等組成。 機身固定在機臺上，電動機裝于機身右側，與減速器及計數器相連。當啟動按鈕開關時，電動機旋轉，減速器通過連接軸帶動主軸內的試樣旋轉。 左、右鼓輪組成了主軸系統，是儀器的主要部分。左、右鼓輪的組成是相同的，只是右鼓輪是主動輪，左鼓輪是從動輪。它主要由彈性夾頭、空心主軸、主軸兩邊一邊一個雙列向心球軸承、鼓體以及鼓架等零件組成。兩個鼓架分別通過螺釘相對稱地固裝在鼓輪的兩側；鼓架的一端短軸支撐在機身的凸臺上，作為力的支點，另一端的短軸與長箍組成活動連接，作為力的支點。試樣用彈性夾頭夾持，夾持的同

21、時又與主軸固成一體 ，固主軸在軸承的支撐下將帶動試樣一起轉動。轉動空心軸一端的大螺釘便可使空心軸推進或拉出，從而使試樣夾緊或放松。試樣上的負荷是直接用加砝碼的形式，砝碼掛在穿過空心螺釘的拉桿上，拉桿與連接板之間用彈簧連接，保證加卸負荷的平穩(wěn)性。加卸負荷采用搖動手輪即可使空心螺桿上升或下降，當螺桿上升托住拉桿的肩部時，全部負荷由空心桿來承受，當螺桿下降而脫開拉桿的肩部時，全部荷重則作用在試樣的兩端。減速箱是由一對渦輪副所組成，將電動機的轉速減低100倍而傳給機械計數器的連接軸使試樣旋轉。電子計數器則直接顯示轉速和累積循環(huán)次數，并可設定停止試驗的循環(huán)次數。實驗時，試樣被夾緊，電動機通過連軸帶、減速

22、箱、連接軸、右主軸、試樣隨左主軸一起旋轉。負荷則通過拉桿卡箍等作用在左右主軸上（即試樣的兩端）。在試樣的實驗部分全長受到一均勻分布的純彎曲力矩的作用，負荷方向雖不變，但試樣在旋轉，所以試樣上每一點的應力是隨試樣的旋轉而作用相同速度的反復變化。試樣經過多次反復循環(huán)后，因疲勞而破斷，右鼓輪壓在停車按鈕上，使電動機立即停止轉動。疲勞試驗均采用小型試件，其尺寸和形式目前尚無統一標準，一般根據試驗機的具體構造而定。斷口形貌觀察分析材料進行彎曲、沖擊及疲勞試驗后，對試件的彎曲、沖擊斷口及疲勞斷口進行形貌觀察分析。材料的斷裂表面稱為斷口。用肉眼或放大鏡對材料斷口進行宏觀分析，用電子顯微鏡對斷口進行微觀分析，

23、以了解材料發(fā)生斷裂的原因、條件、斷裂機理以及斷裂有關的各種信息的方法，稱為斷口分析法。1金屬斷裂的宏觀分析1）韌性斷裂時的外形和特征韌性斷裂就其外形而言，可分為斜斷口平斷口兩種。平斷口是材料在三向拉應力的條件下造成的斷裂，其斷裂面與主應力方向垂直；而斜斷口是金屬材料在二向應力的條件下，有切應力分量的作用所造成的剪切斷裂，斷裂面與主應力成45。夾角。在韌性斷裂中，往往是平斷口和斜斷口同時存在于一個斷口當中一般認為首先產生平斷口，最后形成斜斷口。韌性斷裂斷口的宏觀形貌斷口三要素鋼材光滑試棒拉伸的斷口，宏觀形貌可分為三個特征區(qū)：纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇區(qū)，見圖（26），通稱為斷口的三要素。纖維區(qū)是裂紋

24、的發(fā)源地，在三向應力的作用下，在材料的某些缺陷處（如夾雜、疏松等）首先形成顯微孔洞，進而聚合產生微裂紋，緩慢地擴展長大。該區(qū)的斷口呈現粗糙的纖維狀，顏色較為灰暗，放射區(qū)與纖維區(qū)互相毗連，裂紋進入放射區(qū)，標志裂紋已經開始快速失穩(wěn)擴展。其斷口特征為放射棱線，放射方向就是裂紋擴展方向。當應力轉向二向應力狀態(tài)時，就出現第三個區(qū)“剪切唇”，這就是最終的快速斷裂區(qū)。2）脆性斷裂斷口的外形和特征脆性斷裂的斷口，一般與正應力垂直，斷口的纖維區(qū)很小，剪切唇區(qū)幾乎沒有，宏觀上比較齊平光亮，常呈放射狀或結晶狀。3）疲勞斷裂斷口的外形和特征工程材料（特別是航空材料）的機械斷裂事故80以上是由于金屬疲勞破壞所引起的。因

25、此，疲勞斷口的宏觀分析是斷口宏觀分析的最主要的內容之一。疲勞斷口保留的整個斷裂過程的所有痕跡，具有明顯的形貌特征。典型的疲勞斷口具有三個特征區(qū)疲勞源、疲勞裂紋擴展區(qū)、瞬斷區(qū)，見圖（27）。疲勞源區(qū)是疲勞裂紋萌生的策源地，常和缺陷有關。疲勞源區(qū)裂紋表面反復受擠壓，摩擦次數多，疲勞源區(qū)比較光亮。若端口同時存在幾個疲勞源，可根據每個疲勞區(qū)大小、源區(qū)的光亮程度確定各疲勞源產生的先后，源區(qū)越光亮，相連的疲勞區(qū)越大，就越先產生；反之，產生的就晚。疲勞區(qū)是疲勞裂紋亞臨界擴展形成的臺階，其宏觀特征時斷口較光滑并分布有貝紋線（或海灘花樣），有時還有裂紋擴展臺階。斷口光滑是疲勞源區(qū)的延續(xù)。其程度隨裂紋向前擴展逐漸

26、減弱，反映裂紋擴展快慢、擠壓摩擦程度上的差異。貝紋線是疲勞區(qū)最典型特征，疲勞區(qū)的每組貝紋線好象一簇以疲勞源為圓心的平行弧線，凹側指向疲勞源，凸側指向裂紋擴展方向。近疲勞區(qū)貝紋線較細密，表現裂紋擴展較慢；遠離疲勞區(qū)貝紋線較稀疏、粗糙，表明此段裂紋擴展較快。疲勞區(qū)的另一個特征是疲勞臺階，在多疲勞源的斷裂件的斷口上，往往看到起伏比較明顯的臺階，由于存在多疲勞源，裂紋先是在各自有利的平面上擴展，當兩個不同平面上擴展的疲勞裂紋相遇連接時，通過切變撕裂等方式形成疲勞臺階并逐漸趨向在同一平面上擴展。所以疲勞臺階一般由粗到細，呈尖三角形，與疲勞弧線近似正交。尖角所指方向基本上是裂紋擴展方向。有時斷口上并無明顯

27、的疲勞弧線（如薄板件），卻有明顯的疲勞臺階，同樣為疲勞斷口提供了重要依據。瞬斷區(qū)時裂紋失穩(wěn)擴展形成的區(qū)域，該區(qū)的斷口比疲勞區(qū)粗糙。脆性材料斷口呈結晶狀；韌性材料斷口，在心部平面應變區(qū)呈放射狀或人字狀，邊緣平面應力區(qū)則有剪切唇存在。2金屬斷裂斷口的微觀分析材料的斷裂按照微觀斷裂機理，分為解理斷裂和剪切斷裂。1）剪切斷裂剪切斷裂是材料在切應力作用下沿滑移面滑移分離而造成的斷裂。剪切斷裂有兩種形式：滑斷或純剪斷；微孔聚集型斷裂。前一種斷裂也可稱之為滑移面分離。對多晶體金屬材料而言，由于許多相互交叉的滑移面的滑移，斷口的特征呈現出“蛇形滑動”花樣，如果變形程度加劇，則“蛇形滑動”花樣因變形而平滑化，形

28、成“漣波”花樣。如果繼續(xù)變形，漣波花樣進一步平坦化，稱為“延伸區(qū)”或“平直區(qū)”。微孔聚集型斷裂是材料韌性斷裂的普遍形式。微孔也稱微坑、孔坑、韌窩等。微觀斷口特征花樣則是斷口上分布大量“韌窩”，把不同應力狀態(tài)下形成的微坑分為三類，（1）等軸形微坑；（2）剪切長形微坑；（3）撕裂長形微坑。韌窩的形貌如圖（28）（29）（210）2）解理斷裂在正應力作用下，由于原子間結合鍵迅速破壞而沿解理面穿晶斷裂時稱為解理斷裂。解理斷裂一般是脆性的。解理斷口的主要形貌有河流花樣、解理臺階、蛇形花樣等。見圖（211）（212）(2-13)。此外，疲勞條紋的特征見圖（214）(2-15)。四、實驗設備及材料1液壓式萬

29、能材料試驗機；沖擊試驗機；12型純彎曲疲勞試驗機；掃描電鏡；體式顯微鏡。2撓度計、游標卡尺、放大鏡及有關斷口掛圖。3試件材料：灰口鑄鐵，尺寸如圖（24），用于彎曲試驗；45號鋼試件用于純彎曲疲勞試驗；低碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鈦合金等斷口試件用于斷口形貌觀察分析。；34030±1圖24 彎曲試件尺寸圖542×45 O五、實驗步驟首先對材料進行彎曲試驗；其次在進行沖擊韌性試驗；然后再進行疲勞演示試驗；最后對這些試驗后的試件斷口進行宏觀及微觀的觀察分析、比較（以下是每項實驗詳細步驟）。材料彎曲1測量試件尺寸做好記錄，將其平穩(wěn)的放于試驗機活動的支座上。2了解撓度計構造原理及使用方法，

30、將其安裝到試件指定位置。3開機試驗，調整試驗機和撓度計指針在零點位置。4緩慢加載（實驗速度0.1mm/秒）至斷裂。注意事項實驗時試件斷裂前應先取下撓度計。材料沖擊1用游標卡尺測量試件尺寸，做好記錄。2按實驗機操作步驟將擺錘揚起，撥針，然后放擺空打，記錄阻力所耗能量，并校準指針零點。熟悉試驗機的操作。3在揚擺，撥針的操作后安裝試件，使其刻槽背向擺錘，并用量測樣板把試樣的刻槽對中。4按操作步驟放擺沖擊，精確讀出度盤指針所示的W值，做好記錄。5按動“放擺”按紐，將擺錘放回至鉛垂位置。關閉開關，切斷電源。6觀察試件斷口，進行分析。脆性材料斷口呈結晶狀，塑性材料斷口呈纖維狀。如圖（25）注意事項(1)必須嚴格遵守操作規(guī)程。(2)實驗過程中要特別注意，放擺沖擊前，身體不許進入打擊圈，以免沖擊傷人。 晶粒狀脆性斷口纖維狀塑性斷口(3)擺錘揚起后，要確認與掛鉤卡牢。保險銷伸出后再安裝試件。此過程中任何人不許動放擺裝置，防止出現事故。圖2-5沖擊斷口示意圖疲勞演示1準備（1）試樣檢查：試樣表面不可有裂紋、擦傷、銹蝕等缺陷，過渡圓弧應圓滑，實驗部分直徑對夾持部分的直徑徑向跳動量不大于0.01。（2）試樣測量：試樣實際最小直徑的測量精度用不低于0.01。測量試樣時，切忌損傷試樣表面。2操作方法（1）試樣裝夾：用墊塊墊起兩端鼓輪，用專用扳