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铍铜
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铍铜在行业应用中拉伸试验

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文章出处:未知网责任编辑:作者:admin人气:发表时间:2014-10-30 08:19
铍铜在行业应用中拉伸试验

铍铜机械性能的测定常常采用单轴的拉伸试验。该试验为元件设计提供数据。拉伸试验的资料同样可用以材料的验收和控制工艺操作。诸如:冲压、弯曲、轧制、机加工、拉拔和截条等。试验本身比较简单,但铍铜试验数据的介释和应用,需要对试验的程序和过程中合金的特性行为有充分的理解。
    拉伸试验
    依据试样的形状和设备情况,有系列的试验用的附件,夹具和应力、应变测量装置可以用金田公司对所有的供贷的铍铜的抗拉性能的测定和确认,都依据ASTM E-8(拉伸试验金属材料的标准测试方法)所叙述的试验程序,这一试验程序允许有宽的范围试验条件、设备和试样形状的选择。
    铍铜在应变速率0.005~0.2时的试验速度,其性能对应变速率的敏感性是中等的。检验通常在恒定的速度或应变速率下进行。虽然试样在到达屈服应力后,可能分段式上升,但对高延伸率的合金尽量缩短测试时间。
    对铍铜带材的检验,最常用的是中间截面收缩的试片(狗骨头形),直边形的试片同样也可用。测试试样的轴沿带材的纵向,即轧制方向。只要可制备出光滑的、边角没有应力的试样的任何一种方法均可以采用。试样的边缘可用金刚砂布轻轻抛一下,以撤除毛刺,这些毛刺会影响试样的提前破坏或不准确的测试结果。金田公司检验带材制品时的试样尺寸为宽度12.5m.m ,标距为50m.m 。
    对于大尺寸的或大块的铍铜产品,其拉伸测试棒,机加工成直径9m.m,长35m.m或者直径12.7mm×长50.8mm的标准截面。作为带材试样,ASTM E-8要求,标距长度至少为标准直径的4倍,拉伸试棒表面精加工的速度为1.5μm.rm.s,吃刀深度最少为0.08mm,以尽可能减少棒材表面的应力。
    从位伸试验得出的是工程应力一应弯曲线,图1所示,应力,位于纵轴,试验载荷除以试样的横截面积。应力的表示单位为磅/寸2(psl或1b/in2),千位的磅/时2(KSI)或者以米制表示为:牛顿/毫米(N/mm2)或者兆巴(MPa),一个兆巴定为1N/mm2。不常用的米制应力以公斤/毫米(kg/m.m2或者kg.f/m.m2)表示。

 

表1.列出应力单位的换算:

psi×1000=ksi

Mpa×0.012=Kg/mm2

ksi×6.895=N/m.m2

Mpa×0.145=ksi

ksi×6.895=Mpa

N/mm2×0.145=ksi

ksi×0.703=kg/m.m2

kg/m.m2×1.422=ksi

Mpa×1=N/m.m2

kg/m.m2×9.807=Mpa

 

    应变,位于应力一应弯曲线的横轴,是测试试样的伸长量除以标准截面的长度,由于应变的单位是英时/英时或者毫米/毫米,因此,应变的表示方法无尺寸量纲或者百分率,有时候,标距长度应变单位提供。如“11%在2英时内”分析应力奕变曲线,可以确定屈服强度、抗拉强度、弹性(扬氏)模数,均匀应变和总的应变,截面收率的测定,对圆形试样是有要求的,在试样完成检验之后进行。
    应力一应变曲线
    
应力一应变曲线(图1)的初始部分是线性的,其斜率的数值(应力除以应变)是材料的弹性模数。弹性模数又称为扬氏模量。测量材料对小变形的抗力,也是材料成性的一种度量。弹性模数越大,在给定的应力条件下,其应变结果越小。金属弹性模数常规的度量单位为百万个psi(msi),千个ksi,米制单位为千兆巴(Gpa)。

    另外一种刚性的测量是剪切模量,设计上有时也用,作为观刚性的一种表征。此时,试验样品的应变超过弹性极限,如图2所示。

    剪切模量的计算,要求有一条准确的应力-应变曲线和特定的应变数值。剪切模量并非是单纯的材料性能,其中的设定的因素(应变量)影响着剪切模量的数值。剪切模量始终低于弹性模量。
    应力-应变曲线的初始线性部分是弹性的。撤除载荷时,试样没有性位移。超过弹性区域的变形,进入塑性变形区域,始终是一些位移或者应变的结果。撤除载荷时,弹性变形恢复。
    材料屈服极限的定义是:使试样产生给定的变形时所需要的应力。为了不模糊,屈服强度应当以其应变量或位移量,例如:0.01%、0.2%或0.5%来定义。0.2%的屈服强度(也称为0.2%位移屈服)是最经常测量的屈服强度,当应变量被删略掉时,即为0.2%。在拉伸检验设备计算机化以前,屈服强度是通过画图测定,在应力-应变曲线的原点的右边,位移一定的应变量,画出一条线平行于弹性变形线。画出的线与应力-应变曲线的交叉点即为屈服强度。屈服强度的测定即受这条画出线的准确性的影响,不论它是通过绘图或者计算机来完成弹性和塑性区域的转折点(0%屈服强度)称为弹性极限。
    对于许多有色金属,弹性和塑性行为的转折非常缓和。其弹性极限或者任意一种小位移的屈服强度,没有高灵敏度的仪器,是非常难于测定的。采用最新的设备,由计算机控制的弹性模量与弹性极限的测定,其准确性严重受到弹性区斜率的不准确测量的影响。斜率的测定可能由于试验机的弯曲补偿或者试样的早期塑性变形的设定而失败。的弹性极限检验,即测量0.0001%位移的屈服强度。(一微的应变量或者每英时标距为1微英时的应变量)。
    由于测量上的困难,铍铜的弹性极限和低位移的(低于0.2%)的屈服强度不作为例行的报导,由金田公司的顾客技术服务部可提供该资料。
    当应力-应变曲线进一步移动进入塑性区,用以完成试样延伸的应力继续上升,直之达到值,该值称为抗拉强度或者破断拉伸强度。拉伸检验达到这一点时,拉伸试样沿着标距长度均匀地伸长(其横截面收缩)。达到强度或拉伸强度时,拉伸试片尺寸变得不稳定再变形就不均匀而且非常局部性-试片开始颈缩,应力和应变的点不互相重合。
    从拉伸试验测得的应变或伸长率提供了合金的塑性或成型性的一种表征。总应变量是最常报导的数据,如图1所示,它是直到试样破断以后,试验完结时所记录的应变。总的应变包括弹性应变、均匀应变、材料过到破断拉伸应力之后,试样发生颈缩期间的不均匀应变。在元件设计工作中均匀应变的数值比总应变数值要重要得多,因为它测定的仅仅是“可用的”变形量,到过破断拉伸应力点时,允许的的设计应力。
    另一方面,对于加工金属用的材料特性,诸如:机加工、冲压或者栽条等导致金属破断的成型工艺,总变形量比均匀变形量更有意义。
    试验数据的介释
    金田公司对其发贷的每批铍铜产品将确认以下标准的拉伸性能;破断抗拉强度,0.2%位移的屈服强度,及伸长率。这些测定值,对多数的使用场合,表示了合金的特征性能。某些应用场合的元件品质,可能受近似弹性性能的影响(低位移屈服强度),对此,标准的拉伸试验是不移灵敏的,当合金试样给出了(出示了)合格的拉伸试验证书,使用时性能却有差异,可能需要灵敏的拉伸试验或另外的材料特性来鉴别该问题。
    另外,当使用条件非常近似于真实的试验条件时,拉伸试验数据,会准确地反映材料的性能,这种情况非常少有,因为多数使用环境,其应力状态比单轴拉伸试验要复要得多。
    当拉伸试验数据可能用于表达材料在压缩、弯曲或平面应变的性能时,则需要有更地表示出材料在非拉伸条件下的性能补充的资料。
    硬度检验用以表示材料的强度,但它并没有测量合金的强度,它不能用于替代拉伸检验值,硬度检验测定比较小体积的金属,它可能受到不均匀显微组织的影响。而拉伸检验,由于试片尺寸规格,对组织变化的敏感性较小。
    对于深加工或热加工的产品,其拉伸性能非各向同性。非轴向的拉伸性能与纵向性能的相互关系取决于材料的性能,模数、强度、伸长率、合金、显微组织以及变形的程度。对冷加工的带材,横向的弹性模量略微高于纵向的,而伸长率略低于纵向的。
    对于铍铜所有状态的产品,其拉伸检验的性能范围,提供于金田公司出版的“铍铜指南”。

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