3. Повышение упругих свойств материала в результате предварительной пластической вытяжки. Явление наклёпа
Если в точке К, находящейся на участке ВС, прекратить нагружение образца и начать процесс разгрузки, то линия разгрузки имеет вид отрезка KL, параллельного начальному участку ОА (рис. 13, а). После разгрузки образца (в точке L) относительная деформация полностью не исчезает. Она уменьшается на величину упругой части деформации. Отрезок OL характеризует величину остаточной (пластической) деформации , а отрезок LM – величину упругой деформации , полностью исчезающей после разгрузки образца. Точка М получена опусканием перпендикуляра из точки К на ось .
Рис. 13. Повышение упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования: а – первоначальная нагрузка образца до точки К и последующая разгрузка до точки L; б – повторная нагрузка того же образца
При повторном нагружении (растяжении) этого образца диаграмма растяжения принимает вид LKCD (рис. 13, б). То есть, начиная с точки К, диаграмма пойдет так, как будто бы не было промежуточной разгрузки и повторного нагружения.
Выводы.
1) В результате
предварительной вытяжки материал
изменил свои свойства: исчезла площадка
текучести АВ;
повысился предел пропорциональности
2) В результате материал приобрел способность воспринимать без остаточных деформаций более высокие нагрузки.
3) Однако, предварительная пластическая деформация делает материал более хрупким, уменьшая величину остаточной деформации до момента разрушения в точке D. Наклёпанные материалы имеют повышенную склонность к хрупкому разрушению.
Наклёп – явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирования.
Поэтому цепи, тросы часто подвергают предварительной вытяжке силами, превышающими рабочие, с тем, чтобы избежать остаточных удлинений в дальнейшем.
4. Пластичность и хрупкость. Диаграмма растяжения хрупкого материала
Пластичность – способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации.
Хрупкость – способность материала разрушаться при очень малых остаточных деформациях.
Две основные характеристики пластичности:
1) относительное удлинение образца при разрыве,
2) относительное сужение поперечного сечения образца при разрыве.
Относительное удлинение образца при разрыве – отношение абсолютного удлинения образца при разрыве к его первоначальной длине (рис. 14):
где
– длина расчетной части образца до
начала нагружения (первоначальная
длина);
– суммарная длина обоих участков
расчетной части образца после разрыва.
Рис. 14. Определение относительного удлинения образца при разрыве
Величину
можно определить по формуле для вычисления
,
предварительно определив
по диаграмме. Экспериментально
находят,
сложив
обе части разорванного образца по месту
разрыва и измерив штангенциркулем длину
между нанесёнными до проведения испытаний
рисками.
Рис. 15. Определение суммарной длины обоих участков расчетной части образца после разрыва и диаметра шейки в месте разрыва
Условно принято,
что если
то материал
пластичный
(малоуглеродистая сталь, алюминий,
латунь), а если
то хрупкий
(чугун, высокоуглеродистая инструментальная
сталь).
Относительное сужение поперечного сечения образца при разрыве – отношение абсолютного уменьшения площади поперечного сечения образца при разрыве к его первоначальной площади:
где – первоначальная площадь поперечного сечения образца ( – начальный диаметр расчетной части образца);
– конечная площадь
поперечного сечения шейки образца после
разрыва (
–диаметр шейки образца в месте разрыва).
Диаграмма растяжения хрупкого материала (чугун, высокоуглеродистая сталь) не имеет площадки текучести и зоны упрочнения (рис. 16). Шейка на образце из хрупкого материала не образуется. Поэтому основная механическая характеристика хрупкого материала – предел прочности .
Рис. 16. Диаграмма растяжения хрупкого материала