Величины, характеризующие пластичность

1. Относительное удлинение образца:

δ=(l-l₀)/l₀,

где l₀ и l – длина образца до и после испытания.

2. Относительное сужение площади поперечного сечения образца:

ψ=(S₀-S)/S₀,

где So и S – площадь поперечного сечения образца до и после испытания.

Величины, характеризующие упругость.

1. Модуль упругости – это отношение напряжения в металле к соответствующему относительному удлинению в пределах упругой деформации:

Е=σ/δ

Методы определения твёрдости металлов.

Наиболее распространёнными способами определения твёрдости металлов являются методы Бринелля, Роквелла, Виккерса.

1. Испытание на твердость по Бринеллю производится вдавливанием в испытуемый образец стального шарика диаметром D = 10 или 5 или 2,5 мм под действием заданной нагрузки Р в течение определенного времени. Для этого используется автоматический рычажный пресс.

В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка).

Рис.15. Схема испытания по методу Бринелля

Диаметр лунки d измеряют специальной лупой, а затем определяют твёрдость Бринелля по формуле:

Таким образом твердость Бринелля измеряют в МПа или кгс/ мм2.

Для того, чтобы испытание произвести без ошибки, необходимо правильно подобрать нагрузку и диаметр шарика.

2. Определение твёрдости по Роквелу.

В этом методе твёрдость определяют по шкалам прибора (А,B,C). Наконечником служит алмазный конус с углом при вершине 120˚ или стальной закалённый шарик. Алмазный конус применяют для испытаний твёрдых, а шарик для мягких металлов. Конус и шарик вдавливают двумя последовательными нагрузками: предварительной – 100 Н и основной (для шарика - 900 Н, для алмазного конуса - 1400Н для очень твёрдых образцов и 500Н для тонких образцов). Твердость по Роквелу обозначается HRA при нагрузке 600Н (шкала А), HRC при нагрузке 1500Н (шкала С) и HRB при нагрузке 1000Н (шкала В).

3. Определение твёрдости при вдавливании алмазной пирамиды по Виккерсу.

Метод используют для определения твёрдости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоёв, имеющих высокую твёрдость. Твёрдость определяют вдавливанием в испытуемую поверхность четырёхгранной алмазной пирамиды с углом при вершине 136^о.

Твёрдость по Виккерсу HV рассчитывают по формуле:

,

где Р - нагрузка на пирамиду;

d – среднее арифметическое двух диагоналей отпечатка, измеряемых после снятия нагрузки, м.

Испытания на ударный изгиб.

Испытания проводят на стандартных образцах прямоугольного сечения с концентратором напряжений посредине. Образец разрушают одним ударом маятникового копра (рис.16).

Рис. 16 Схема маятникового копра (а) и образца при испытании (б):

1 – маятник; 2 – образец; 3 – шкала; 4 – стрела; 5 – тормоз.

По шкале копра определяют полную работу удара К. По формуле определяют ударную вязкость:

KC=K/S₀,

где S₀ – начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора напряжений.

В зависимости от вида и формы концентратора напряжений ударную вязкость обозначают KCU, KCV или KCT.

Также этот вид испытаний проводят при различных температурах для определения порога хладноломкости – температуры перехода металла от вязкого разрушения к хрупкому. По результатам испытаний строят кривую зависимости ударной вязкости от температуры испытания.

Хрупкий и вязкий характер разрушения при ударном изгибе для стали можно различить по виду излома. Порог хладноломкости определяют по проценту волокна (В, %) матовой, волокнистой составляющей в изломе. За порог хладноломкости Т₅₀ принимается температура, при которой имеется 50 % волокна в изломе.