Діаграма розтягування сталевого зразка

Зразок установлюється у захвати випробної машини і завантажується зусиллям розтягування. Самописець випробної машини викреслює діаграму розтягування – графік залежності між навантаженням і абсолютним подовженням зразка. Загальний вигляд такої діаграми, отриманої під час випробування зразка з пластичної сталі, зображено на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Абсолютна діаграма розтягування сталевого зразка

На початку випробування на діаграмі з’являється криволінійна ділянка, що відповідає обтисненню зразка в захватах випробної машини і ліквідації зазорів між ланками машини. Після цього швидко зростає зусилля майже по прямій лінії ОА до значення Р_пц. ОА – це ділянка пропорційності. Тут залежність між силою Р і подовженням має прялінійний характер, тобто на цій ділянці виконується закон Гука. Сила Р_пц – верхня межа ділянки пропорційності. Поряд з точкою А розміщена точка А ₁, що обмежує ділянку пружності. За точкою А ₁ починається інтенсивний зріст залишкових переміщень. Практично можна вважати, що Р_пц = Р_пр.

Щоб виключити з розгляду криволінійну ділянку на початку діаграми, потрібно продовжити її прямолінійну ділянку до осі абсцис в перетині з якою буде отримана точка О – початок діаграми та системи координат.

Вище точки А діаграма викривлюється, переходить до горизонтальної ділянки ВС – ділянки текучості матеріалу, коли переміщення зростають без помітного збільшення сили Р. Поведінка металу тут подібна до поведінки в’язкої рідини.

За ділянкою текучості крива знову піднімається – матеріал зміцнюється. Для подальшого деформування сталі сила зростає до значення Р_max=Р_тм – тимчасове значення навантаження.

До точки D залишкові деформації розподіляються рівномірно по всій довжині зразка – зразок залишається циліндричним. У точці D діаграми, коли розтягуюча сила досягає максимального значення, залишкові деформації локалізуються, тобто концентруються в якомусь одному, найбільш послабленому перерізі. Тут відбувається місцеве зменшення площі поперечного перерізу стрижня, з’являється, так звана, “шийка”.

Оскільки в області “шийки” площа поперечного перерізу зразка інтенсивно зменшується, то сила, що потрібна для деформування зразка, теж зменшується; на діаграмі виникає ділянка спадання DK, яка закінчується розривом зразка в точці К при розривному значенні сили Р_p.

Розглянемо закономірності розвантаження зразка з різних точок діаграми. Якщо навантажити зразок деякою силою в межах ділянки ОА (рис. 2.3) діаграми, а потім повністю зняти навантаження, то лінія розвантаження співпаде з прямою завантаження ОА, зразок поновить початкові розміри, тобто деформації зразка у цьому випадку будуть пружними.

Якщо розвантажувати зразок, наприклад, від точки Т, то діаграма розвантаження буде мати вигляд прямої ТО ₂, паралельної до прямої ОА. Тут відрізок ОО ₁ відповідає повному подовженню зразка при навантаженні Р_Т; відрізок О ₂ О ₁ – пружній частині подовження , що зникає після зняття навантаження; відрізок ОО ₂ – залишковій (пластичній) частині подовження , яка залишається після зняття навантаження.

Із сказаного вище можна зробити висновок, що остаточне залишкове подовження зразка , виміряне після його розриву безпосередньо по двох складених половинках, відповідає відрізку ОО ₄ і буде меншим від повного подовження ОО ₃ в момент розриву.