9. Диаграмма растяжения малоуглеродистой стали
На начальном участке диаграммы между силой F и удлинением соблюдается прямая пропорциональная зависимость - образец подчиняется закону Гука. В точке А диаграммы закон Гука нарушается: зависимость между силой и удлинением становится нелинейной. На диаграмме наблюдается горизонтальный участок (участок СD), называемый площадкой текучести. В этой стадии испытания образец удлиняется (деформируется) практически при постоянной силе. Это явление называется текучестью, при этом образец деформируется равномерно и по всей длине рабочей части. В точке D площадка текучести заканчивается и начинается участок упрочнения. В конечной точке E этого участка достигается максимальная сила, которую может выдержать образец.
При нагружении до предела пропорциональности (точка M диаграммы) и при дальнейшем уменьшении нагрузки образец разгружается по линейному закону, который совпадает с законом первичного нагружения. В этом заключается "закон разгрузки". При нагружении образца в пределах действия закона Гука законы нагружения и последующего разгружения совпадают. При полной разгрузке образца его размеры и форма возвращаются к первоначальной кривой однократного нагружения.
Напряженное состояние образца до точки Е - одноосное. Далее начинается участок разрушения или участок местной текучести. Он характеризуется местным утоньшением образца и появлением шейки.
На конечном участке EL (после возникновения шейки) происходит локализация деформаций в шейке, в остальной части образца они практически не увеличиваются. Деформация в шейке неоднородная, имеет существенный градиент вдоль оси образца. Напряженное состояние на этом участке становится неоднородным, кроме того, оно изменяется качественно - становится трехосным. Диаметр шейки уменьшается по мере деформирования образца, и образец разрывается по наименьшему сечению шейки.
10. . Основные механические характеристики материала: предел пропорциональности; предел упругости; предел текучести; предел прочности
Под механическими характеристиками подразумеваются значения напряжений и деформаций, соответствующие определенным точкам на диаграмме условных напряжений.
Пределом пропорциональности σпц называется наибольшее напряжение, до которого деформации прямо пропорциональны напряжениям.
Пределом упругости σу называется напряжение, до которого материал не получает остаточных деформаций.
Пределом текучести σт называется напряжение, при котором деформации растут без заметного увеличения нагрузки.
Пределом прочности, или временным сопротивлением σв называется максимальное напряжение (подсчитанное по первоначальной площади сечения образца), выдерживаемое материалом при растяжении. Его величина определяется ординатой точки C условной диаграммы (см. Рис. 4.6).
При экспериментальном определении величин пределов пропорциональности и упругости вносится определенный элемент условности. Объясняется это тем, что начало отклонения от линейной зависимости, как и начало образования остаточных деформаций, будет отмечено тем раньше, чем выше точность измерения деформаций.
Поэтому под пределом пропорциональности σпц понимается напряжение, при котором отступление от линейной зависимости достигает определенной величины, устанавливаемой техническими условиями.
Пределом упругости считается напряжение, при котором остаточные деформации достигают заранее установленной величины в пределах 0.001-0.005%. Условный предел упругости при остаточной деформации 0.005% обозначается σ0,005.
11. Основными механизмами сдвиговой пластической деформации кристаллических тел являются скольжение и двойникование. Скольжение-это такое перемещение одной части кристалла относительно другой, при котором кристаллическое строение обеих частей остается неизменным. Скольжение происходит, когда касательное напряжение в плоскости скольжения достигает определенного значения для данного материала - так называемого сопротивления сдвигу. В области сдвига кристаллическая решётка остается такой же, как и в обеих частях кристалла, и каждый атом в этой области перемещается на одинаковые расстояния, составляющие целое число периодов повторяемости решётки. Отполированная поверхность кристалла после деформации скольжением при рассмотрении в оптическом микроскопе оказывается покрытой одной или несколькими системами параллельных тонких линий, называемых линиями скольжения. Эти линии представляют собой ступеньки на поверхности, возникающие в результате сдвига кристалла вдоль плоскости, которая и называется плоскостью скольжения, а направление сдвига в этой области -направлением скольжения.
Для упругой не знаю. При устранении внешних сил атомы вновь занимают свои прежние места в кристаллической решетке, вследствие чего происходит упругое восстановление формы металлического тела. Так объясняется упругая деформация.
12. Работа, затраченная на разрушение образца
Кроме указанных выше характеристик механических свойств материала, диаграмма растяжения дает возможность определить еще и его энергетические характеристики.
Величина площади диаграммы растяжения в координатах F - ∆l характеризует работу, затраченную на разрыв образца. Это можно показать следующим образом.
Пусть некоторой растягивающей сил е F соответствует деформация образца λ (рис.4). Дадим силе F бесконечно малое приращение dF, , при этом деформация получит приращение d λ . Очевидно, работа внешних сил на этом перемещении равна
dW=(F+dF)d λ ≈ Fd λ.
Работа, затраченная на растяжение образца до удлинения λ1,
Рис.4.
Как видно из рис.4, интеграл представляет собой площадь OABCDMNO диаграммы растяжения. Работа, затраченная на разрыв образца, будет равна всей площади OABCDELGO диаграммы растяжения.
У пластичных сталей удельная работа , затрачиваемая на разрыв, как правило бывает больше, чем у хрупких сталей, обладающих большим пределом прочности. Объясняется это тем, что величина деформации пластичных сталей значительно больше.