Вопрос 2. Влияние температуры на изменение механических свойств материалов

Повышенные температуры оказывают существенное влияние на такие механические характеристики конструкционных материалов, как ползучесть и длительная прочность. Ползучестью называют медленное непрерывное возрастание пластической (остаточной) деформации под воздействием постоянных нагрузок. Длительной прочностью называется зависимость разрушающих напряжений (временного сопротивления) от длительности эксплуатации. Свойства ползучести и длительной прочности проявляются у углеродистых сталей при Т >300^oС, для легированных сталей при Т>350^oС. для алюминиевых сплавов при Т>100^oС. Некоторые материалы проявляют эти свойства и при обычных температурах.

   Мерой оценки ползучести материала является предел ползучести — напряжение, при котором пластическая деформация за определенный промежуток времени достигает заданной величины. В некоторых случаях сопротивление ползучести оценивается величиной скорости деформации по прошествии заданного времени. При обозначении предела ползучести указывается величина деформации, время и температура испытаний. Например, для жаропрочного сплава ХН77ТЮР при температуре 700^oС за время 100 часов и деформации ползучести 0,2% предел ползучести составляет 400 МПа: .

   Прочность материала при повышенных температурах оценивается пределом длительной прочности — напряжением, при котором материал разрушается не ранее заданного времени. При обозначении предела длительной прочности указывается продолжительность нагружения и температура испытания. Так, для сплава ХН77ТЮР при температуре 700^oС и времени 1000 часов предел длительной прочности составляет .   

Вопрос 3. Неразрушающие методы исследования механических свойств металлов и сплавов. Определение твёрдости материалов

Твёрдость — это механическое свойство материала, показывающее его способность сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого материала (тела). Более твёрдое тело является стандартным и называется индентором. Индентор не деформируется при испытании.

Твёрдость материала отражает его прочность и пластичность. Испытание на твёрдость считается самым доступным и распространённым видом механических испытаний. Наибольшее применение получили статические методы испытания на твёрдость при вдавливании индентора: метод Бринелля, метод Виккерса и метод Роквелла. Схемы испытания материалов на твёрдость по данным методам представлены на рис. 1.

Широкое распространение эти методы испытаний получили в силу того, что для этого не требуются специальные образцы. Это неразрушающие методы контроля, основные методы оценки качества проведённой термической обработки изделий, контактной прочности и износостойкости поверхностей деталей машин. О твёрдости судят либо по диаметру отпечатка от вдавливания шарика (метод Бринелля, рис. 1а), либо по глубине вдавливания в материал алмазного конуса (метод Роквелла, рис. 1б), или по диагонали отпечатка алмазной пирамиды (метод Виккерса, рис. 1в). Количественной оценкой твёрдости является число твёрдости, равное отношению прикладываемой нагрузки P (Н, кГ) к площади поверхности отпечатка F (мм²).

Рис. 1. Схемы определения твёрдости: а — по Бринеллю; б — по Роквеллу; в — по Виккерсу

Во всех случаях испытания происходит пластическое деформирование материала. Соответственно, чем больше сопротивление материала пластической деформации, тем выше его твёрдость.