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前面談到了硬度試驗的特點及其重要性(http://www.zpqnyy.com/tech/use/)但是,硬度試驗絕不是萬能的,硬度試驗局限也是存在的。由于硬度僅反映材料表層局部小體積內(nèi)的變形抗力和破裂抗力,因此使用時也有一定的硬度試驗局限性。用硬度值不能反映不同材料的力學(xué)性能就是硬度試驗局限之一。
對于不同材料,若其抗拉強度(σb)、屈服強度(σs或σ0.2)、伸長率(δ)、斷面收縮率(ψ)和沖擊韌性(ak)或沖擊功(Ak)等力學(xué)性能指標(biāo)相同,則在很多情況下可認為它們在各種承載條件下的力學(xué)行為相同且具有可互換性。例如在機械制造中可以用40 MnB代替40 Cr,因為二者的σb、σs、δ、ψ和Ak相同或相近。但是,若兩個鋼制零件僅僅硬度相同,它們的其他力學(xué)性能可能有很大的差異。例如含碳最相同,但合金元素含量不同的兩種鋼制成的兩個軸,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后的力學(xué)性能如下圖所示。由圖可見二者的硬度相同,但其他力學(xué)性能區(qū)別甚大:合金元素少(淬透性低)的鋼軸,其他力學(xué)性能(特別是沖擊韌性)比合金元素較多(淬透性高)的鋼軸低得多。
兩種結(jié)構(gòu)鋼的力學(xué)性能
材料 |
σb/MPa |
σs/MPa |
δ5/% |
Ψ/% |
ak/kJ·m-² |
HB壓痕/mm |
40Cr |
≥1000 |
800 |
9 |
45 |
588.3 |
4.2 |
40MnB |
1000 |
800 |
10 |
45 |
588.3 |
4.2 |
注:①退火或淬火高溫回火后的布氏硬度壓痕
合金元素含量不同、碳含量相同的兩種鋼軸經(jīng)調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能
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