Основы материаловедения

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Определение механических свойств металлов и сплавов

Определение предела прочности, предела текучести, относительного удлинения и сужения

Эти характеристики определяются при испытаниях на растяжение, которые являются наиболее распространенным методом определения свойств конструкционных материалов. Пределы прочности и текучести относят к прочностным свойствам, а относительное удлинение и сужение характеризуют пластичность материала.

Испытания выполняются на разрывных машинах с использованием специальных образцов (рис. 8.1). Головки образцов помещаются в зажимы разрывной машины, затем образцы растягивают до разрушения. В процессе приложения нагрузки в образце возникает напряжение (о) [МПа или кгс/м2], равное отношению приложенного усилия Р к площади образца F: о = P/F. Под действием приложенной нагрузки возникает деформация — изменение размеров образца.

Образец для испытаний на растяжение

Рис. 8.1. Образец для испытаний на растяжение

Деформация может быть упругой или пластической. Упругая деформация полностью снимается (исчезает) после снятия нагрузки. Упругая деформация не приводит к заметным изменениям в структуре и свойствах материала. Различают абсолютную и относительную деформацию. Абсолютная деформация (А/) — изменение размера (длины при испытаниях на растяжение), относительная деформация (е) — отношение абсолютной деформации к первоначальной длине (/), т. е. s = А1/1.

Между напряжением и величиной относительной упругой деформации существует линейная зависимость — закон Гука:

где Е — модуль упругости (модуль Юнга), свойство материала характеризующее его жесткость, т. е. способность сопротивляться упругим деформациям.

Пластическая деформация не исчезает после снятия нагрузки (согните алюминиевую проволоку, после того как нагрузка снята, проволока не разгибается, она пластически деформирована).

Диаграмма растяжения

Рис. 8.2. Диаграмма растяжения

При испытаниях на растяжение строится диаграмма в координатах «относительное удлинение е — напряжение о» (рис. 8.2). При этом определяются: предел прочностив) — напряжение, при котором происходит разрушение образца (максимальная точка на кривой «о — е»); предел пропорциональности — максимальное напряжение, при котором отсутствует пластическая деформация.

Поскольку точное определение предела пропорциональности затруднено, на практике определяется предел текучести от — напряжение, вызывающее остаточную деформацию определенной величины. Например, а0,2 — напряжение, при котором остаточная деформация равна 0,2 % от первоначальной длины образца.

Перед разрушением образец претерпевает пластическую деформацию, он удлиняется, при этом происходит образование шейки — уменьшение диаметра. Относительное удлинение 8 = А1/1 и относительное сужение 'F = FH - FK/FH (здесь FH и FK — начальная до испытаний и конечная минимальная площади образца, т. е. площадь шейки после разрушения) характеризуют пластичность материала. Чем больше эти характеристики, тем материал пластичнее.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >