Характеристики статической прочности

    Диаграмму растяжения " нагрузка - удлинение" можно преобразовать в диаграмму " напряжение - относительное удлинение".

 

    На этой диаграмме можно показать характеристики статической прочности.

 

    1. Предел пропорциональности s_п - это напряжение, при котором существует прямая пропорциональность между нагрузкой и удлинением

                       s_п = Р_п/F₀, МПа

    2. Предел упругости s_упр - это максимальное напряжение, при котором отсутствует остаточная деформация после снятия нагрузки.

s_упр = Р_упр/F₀, МПа

 

    Реальные материалы не имеют физического предела упругости. Поэтому говорят об условном пределе упругости.

    Условный предел упругости s_0,05 - это напряжение, при котором образец испытывает остаточное удлинение 0,05% от первоначальной длины стандартного образца.

s_0,05 = Р_0,05/F₀., МПа

    3. Предел текучести s_т - это минимальное напряжение, при котором образец будет деформироваться без увеличения растягивающей нагрузки. На диаграмме мы видим площадку, соответствующую этому напряжению.

s_т = Р_т/F₀., МПа

    Текучестью обладают только низколегированная сталь и некоторые другие материалы (латуни некоторой марки) другие материалы текучестью не обладают. Для таких материалов определяют условный предел текучести. Условный предел текучести s_0,2.- это напряжение, при котором образец получает остаточное удлинение, равное 0,2% от первоначальной длины.

s_0,2 = Р_0,2/F₀., МПа

    4. Условный предел прочности или временное сопротивление на разрыв s_в - это напряжение в материале, при котором действует максимальная нагрузка, которую выдерживает материал, не разрушаясь. Это напряжение предшествует разрыву образца

s_в = Р_max/F₀., МПа

    Эта характеристика используется в конструкторских расчетах для определения металлоемкости изделий по формуле:

, мм²

где F - площадь поперечного сечения детали

    При постоянной нагрузке Р при применении высокопрочных материалов уменьшается сечение и диаметр изделия, уменьшается масса. Если масса детали постоянная, то с применением высокопрочных материалов увеличивается срок службы детали.

    С помощью числовых параметров, получаемых при растяжении образца, можно рассчитать и характеристики пластичности.

    3. Пластичность - это способность материала принимать новую форму и размеры под действием пластической деформации, не разрушаясь.

Характеристики пластичности

    1. Относительное удлинение d, которое определяется по следующей формуле

где l₀ - первоначальная длина образца, мм; l_к - длина образца после разрыва, мм.

при d ³ 70% - высокопластичный материал

при d £ 30% - низкопластичный материал

    2. Относительное сужение y, которое определяется по формуле:

где F₀ и F- первоначальная и конечная площадь сечения образца соответственно

    Чем больше значения d и y, тем пластичнее материал.

    Эти характеристики являются показателями не только механических свойств, но и технологических, которые важны при различных способах обработки давлением.     Существует понятие технологической пластичности.

    Ее определяют по следующим формулам:

    4. Ударная вязкость - характеризует способность материала сопротивляться хрупким разрушениям под действием ударных динамических нагрузок. Испытания материала на ударную вязкость проводятся на маятниковом копре с использованием стандартных образцов с разным профилем выреза

Испытания заключаются в ударном изломе маятниковым копром образца и в подсчете израсходованной работы А на разрушение образца.

Ударная вязкость обозначается KCV и KCU в соответствии с вырезом образца

              ,

где А – работа, затраченная на разрушение, дж.

F - площадь поперечного сечения образца, м².

Чем меньше KC, тем больше металл склонен к хрупкому разрушению, которое происходит мгновенно.