Определение предела прочности, предела текучести, относительного удлинения и сужения.

Эти характеристики определяются при испытаниях на растяжение. Испытания выполняются на разрывных машинах с использованием специальных образцов (Рис.15.).

Головки образцов помещают в захваты разрывной машины, и образцы растягивают до разрушения.

В процессе приложения нагрузки в образце возникает напряжение (σ), равное отношению приложенного усилия (Р) к площади образца (F): σ = P / F (МПа или кгс/мм²). Под действием приложенной нагрузки возникает деформация – изменение размеров образца. Деформация может быть упругой или пластической.

Упругая деформация полностью снимается после снятия нагрузки и не приводит к заметным изменениям в структуре и свойствах материала. Различают абсолютную и относительную деформацию. Абсолютная (∆l – изменение размера (длины при испытаниях на растяжение), относительная ε – отношение абсолютной деформации к первоначальной длине (l), т.е. ∆l/l

 

 

 

Рис.15. Образцы для испытания металлов на растяжение

А – плоский образец, б – круглый образец.

 

Между напряжением и упругой относительной деформацией существует линейная зависимость – закон Гука: σ = εЕ, где Е – модуль упругости, свойство материала, характеризующее его жесткость, т.е. способность сопротивляться упругим деформациям.

Пластическая деформация не исчезает после снятия нагрузки. При испытаниях на растяжение строится диаграмма (Рис.16.) в координатах «относительная деформация ε - напряжение (σ).

 

 

Рис.16. Диаграмма растяжения

При этом определяется: предел прочности (σ_в ) – напряжение, при котором происходит разрушение образца (максимальная точка на кривой «ε – σ»); предел пропорциональности - максимальное напряжение, при котором отсутствует пластическая деформация.

Поскольку точное определение предела пропорциональности затруднено, в практике определяется предел текучести (σ_т ) – напряжение, вызывающее остаточную деформацию определенной величины, например σ_0,2 – напряжение, при котором остаточная деформация равна 0,2% от первоначальной длины образца. При σ › σ_пц возникает остаточная деформация ε_ост.

Перед разрушением образец претерпевает пластическую деформацию, он удлиняется, при этом происходит образование шейки – уменьшение диметра.

Относительное удлинение δ = ∆l / l и относительное сужение

Ψ = (F₂ –F_k)/ F₀ (здесь F₀ и F_k первоначальная и минимальная площади образца после разрушения) характеризуют пластичность металла. Чем больше эти характеристики, тем материал пластичнее.

 

Методы определения твердости металла.

Твердость – это свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность.

Испытания на твердость – самый доступный и распространенный вид механических испытаний. Наибольшее применение в технике получили статические методы испытания на твердость при вдавливании индентора: метод Бринелля, метод Виккерса и метод Роквелла.