金属材料的力学性能测定方法与应用

金属材料的压缩屈服点σs和抗压强度σb，由压缩试验测定。按试验规范（GB 7314—87）要求，压缩试样应制成短圆柱形（图2-1）。

分析和实验均表明，压缩试验时，试样的上、下端面与试验机支承垫之间会产生很大的摩擦力（图2-2），这些摩擦力将阻碍试样上部和下部产生横向变形，致使测量得到的抗压强度偏高，因而应采取措施（磨光或加润滑剂）减少上述摩擦力。注意到试样的高度也会影响实验结果，当试样高度h0增加时，摩擦力对试样中段的影响减少，对测试结果影响较小。此外，如若试样高度直径比（h0／d0）较大，极易发生压弯现象，抗压强度测量值也不会准确。所以压缩试样的高度与直径的比值（h0／d0）一般规定为1≤h0／d0≤3。此外，还须设法消除压缩载荷偏心的影响。

图2-1　短圆柱形

图2-2　摩擦力(www.xing528.com)

进行低碳钢压缩试验时，为测取材料的压缩屈服点σs，应缓慢加载，同时仔细观察F—Δl曲线的发展情况，曲线由直线变为曲线的拐点处所对应的载荷即为屈服载荷Fs。材料屈服之后开始强化，由于压缩变形使试样的横截面积不断增大，尽管载荷不断增大，但直至将试样压成饼形也不会发生断裂破坏，如图2-3所示。因此无法测量低碳钢的抗压强度Fb，压缩试验载荷—变形曲线如图2-3所示。

铸铁压缩试验时，由压缩试验载荷—变形曲线（图2-4）可看出，随着载荷的增加，破坏前试样也会产生较大的变形，直至被压成“微鼓形”之后才发生断裂破坏，破坏的最大载荷即为断裂载荷。破坏断口与试样加载轴线约成45°角（图2-4）。由于单向拉伸、压缩时的最大切应力作用面与最大正应力作用面约成45°角，因此，可知上述破坏是由最大切应力引起的。仔细观察试样断口的表面，可以清晰地看到材料受剪切错动的痕迹。

图2-3　低碳钢压缩试验曲线—变形曲线

图2-4　铸铁压缩试验曲线—变形曲线