Лабораторная работа №4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕТАЛЛОВ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЯХ

4.1. Цель работы

Данная работа предполагает:

• ознакомление с общими характеристиками механических свойств;

• ознакомление с приборами и методами измерения твёрдости металлов;

• получение навыков работы на измерительном оборудовании;

• получение навыков анализа и обработки результатов экспериментов.

4.2. Основные положения

4.2.1. Общая характеристика механических свойств

В результате пластической деформации происходит значительное изменение механических свойств металла. Под механическими свойствами понимают совокупность свойств, характеризующих сопротивление металла (или другого материала) действию приложенных к нему внешних механических сил (нагрузок). Силы могут быть приложены в виде статической (плавно возрастающей), динамической (возрастающей резко и с большой скоростью) и повторно-переменной (многократно прикладываемой, изменяющейся по величине или направлению) нагрузок. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла или сплава деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а также способность металла не разрушаться при наличии трещин).

В результате механических испытаний получают числовые значения механических свойств, т.е. значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического и механического состояний материала.

При оценке механических свойств металлических материалов различают несколько групп их критериев.

Во-первых, критерии оценки механических свойств, определяемые вне зависимости от конструктивных особенностей и характера службы изделий. Эти критерии находятся путём стандартных испытаний гладких образцов на растяжение, сжатие, изгиб, твёрдость (статические испытания) или на ударный изгиб образцов с надрезом (динамические испытания).

Прочностные и пластические свойства, определяемые при статических испытаниях на гладких образцах, хотя и имеют определённое значение, во многих случаях не характеризуют прочность этих материалов в реальных условиях эксплуатации деталей машин и сооружений. Они могут быть использованы только для ограниченного количества простых по форме изделий, работающих в условиях статической нагрузки при температурах, близких к комнатной.

Во-вторых, критерии оценки конструктивной прочности материала, которые находятся в наибольшей корреляции со служебными свойствами данного изделия и характеризуют работоспособность материала в условиях реальной его эксплуатации.

Критерии конструктивной прочности металлических материалов можно разделить на две группы:

1) свойства, определяющие надёжность металлических материалов против внезапных разрушений (вязкость разрушения, работа поглощаемая при распределении трещин, живучесть и др.);

2) свойства, которые определяют долговечность изделий (усталостная прочность, износостойкость, сопротивление коррозии и т.д.).

На конструктивную прочность большое влияние оказывают габариты (масштабный фактор) и состояние поверхности (чистота обработки, тип гальванического покрытия, обезуглероживание стали и т.д.), а также среда, в которой она работает. Поэтому конструктивная прочность может быть повышена только совокупностью металлургических, технологических и конструктивных мероприятий.

В третьих, критерии оценки прочности конструкции в целом, определяемые при стендовых, натурных и эксплуатационных испытаниях. При этих испытаниях выявляется влияние на прочность и долговечность конструкции таких факторов, как распределение и величина остаточных напряжений, дефектов, технологии изготовления и конструирования металлоизделий и т.д.

Для решения практических задач металловедения, необходимо определять, как стандартные механические свойства, так и критерии конструктивной прочности.