4.5 Содержание отчета

Отчет должен содержать: название работы и ее цель, теоретические сведения, включающие краткое описание и схемы методов определения твердости, таблицы 4.3 и 4.4 с полученными результатами испытаний, графическую зависимость значений твердости по НВ от содержания углерода, вывод о влиянии содержания углерода в стали на ее твердость.

5 Лабораторная работа № 3

ИСПЫТАНИЕ МЕТАЛЛОВ НА РАСТЯЖЕНИЕ.

ВЛИЯНИЕ УГЛЕРОДА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ СТАЛИ

5.1 Цель работы

Изучить методику определения характеристик механических свойств металла при испытании на растяжение. Исследовать влияние содержания углерода на показатели механических свойств стали.

5.2 Теоретические сведения

Для оценки механических свойств широко используются статические испытания, которые проводятся с применением разных схем напряженного состояния в образце. К основным разновидностям статических испытаний относят испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Испытание на одноосное растяжение – наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических свойств металлов и сплавов, сравнительно легко подвергается анализу, позволяет по результатам одного опыта определять сразу несколько важных характеристик материала, являющихся критерием его качества и необходимых для конструкторских расчетов.

Методику испытания, форму и размеры образцов регламентирует стандарт. Для обеспечения закона подобия при испытаниях образцов разного диаметра используют образцы, длина которых кратна диаметру, чаще всего рабочая длина образца l₀ = 5d₀, где d₀ - диаметр образца (рисунок 5.1).

Машины для испытаний очень разнообразны, и многие из них универсальны, но имеют одну принципиальную кинематическую схему: приводное устройство, обеспечивающее плавное деформирование образца, и силоизмерительный механизм для измерения приложенного к образцу усилия.

При испытаниях машина рисует диаграмму растяжения образца в координатах «нагрузка – удлинение».

Рисунок 5.1 – Образец на одноосное растяжение

При испытаниях на растяжение определяют:

- предел текучести физический s_т или условный s_0,2;

- предел прочности (временное сопротивление) s_в;

- относительное удлинение d;

- относительное сужение y.

Предел текучести и предел прочности являются параметрами, характеризующими прочность материала, а относительное удлинение и относительное сужение – характеристиками пластичности.

Механические свойства отожженной стали линейно зависят от содержания в ней углерода.

Расчеты характеристик прочности

Основанием для определения характеристик прочности служат полученная диаграмма растяжения и размеры испытанного образца.

Диаграмма растяжения, записанная испытательной машиной, может быть с площадкой текучести (рисунок 5.2) и без нее (рисунок 5.3).

Рисунок 5.2 –Диаграмма растяжения Рисунок 5.3 –Диаграмма растяжения

с площадкой текучести без площадки текучести

При наличии на диаграмме растяжения площадки текучести нагрузку Р_Т определяют, как показано на рисунке 5.2.

Физический предел текучести σ_Т (МПа):

где Р_Т – нагрузка, соответствующая площадке текучести, Н;

F₀ – первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм².

При отсутствии площадки текучести (см. рисунок 5.3) определяют условный предел текучести. За условный предел текучести s_0,2 принимают напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% расчетной длины образца. Условный предел текучести рассчитывают по формуле

Нагрузку Р_0,2 определяют, как показано на рисунке 5.3. От точки С откладывают отрезок СА, равный 0,2 % расчетной длины образца (с учетом масштаба диаграммы). Из точки А проводят линию АВ параллельно линии СК. Ордината точки В определяет Р_0,2.

За предел прочности принимается максимальное напряжение, которое образец способен выдержать без разрушения. Предел прочности σ_в (МПа) рассчитывают по формуле

где Р_в – наибольшая нагрузка, предшествовавшая разрушению образца, Н;

F₀ – первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм².