【概述】

金属材料在长期的热循环作用下，容易产生热疲劳现象，导致材料的性能下降和失效,本试验方案利用高低温冲击试验箱对金属材料进行热疲劳试验，模拟材料在实际工作环境中的温度变化，以评估金属材料的热疲劳性能和寿命，为材料的选用和设计提供依据。

【实验/设备条件】

（一）高低温冲击试验箱

1. 设备型号：TSD-36F-2P

2. 温度范围：+60℃ ~ +150℃

3. 温度转换时间：≤5s

4. 工作室尺寸：350*300*350mm

（二）其他设备

1. 硬度计：用于测量试验前后金属材料的硬度变化。

2. 金相显微镜：用于观察金属材料试验前后的金相组织变化。

3. 电子万能试验机：用于测试金属材料试验后的拉伸性能。

【样品提取】

（一）样品来源

（二）样品数量

【实验/操作方法】

（一）实验前准备

1. 对选取的金属材料样品进行编号，并使用砂纸对样品表面进行打磨，去除氧化层和表面缺陷，然后用酒精清洗干净，晾干备用。

2. 用硬度计测量每个样品的初始硬度值，并记录。

（二）热疲劳试验

1. 将准备好的金属材料样品放入高低温冲击试验箱内，设置试验温度循环程序：高温150℃保持40min，然后在快速降温至低温-40℃，保持30min，此为一个热循环周期。

2. 进行一定数量的热循环周期，分别设置不同的循环周期数，如 100、200、300、400、500 次等。

（三）试验后检测

1. 热疲劳试验结束后，取出样品，待样品冷却至室温，使用硬度计测量样品的硬度值，并记录。

2. 采用金相显微镜观察金属材料样品试验后的金相组织，分析组织变化情况。

3. 使用电子万能试验机对金属材料样品进行拉伸试验，测量其抗拉强度、屈服强度和延伸率等力学性能指标，并记录。

【实验结果/结论】

（一）实验结果

1. 整理不同热循环周期下金属材料样品的硬度变化数据，绘制硬度变化曲线。

2. 分析不同热循环周期下金属材料样品的金相组织照片，描述组织变化特征。

3. 整理不同热循环周期下金属材料样品的拉伸性能数据，绘制力学性能变化曲线。

（二）结论

1. 根据硬度变化曲线、金相组织变化和拉伸性能变化曲线，分析金属材料的热疲劳性能和寿命。

2. 确定金属材料在高低温冲击下的性能衰减规律和失效机制。

【仪器/耗材清单】

（一）仪器设备

1. 高低温冲击试验箱：1 台

2. 硬度计：1 台

3. 金相显微镜：1 台

4. 电子万能试验机：1 台

（二）耗材

1. 砂纸：若干

2. 酒精：若干