Практическая работа №1 Определение вида разрушения при испытании образцов

Цель работы: ознакомиться с видами разрушения при различных испытаниях образцов.

Содержание отчёта:

1. виды разрушения поликристаллов;

2. свойства металла при динамических испытаниях;

3. особенности пластической деформации разрушения при динамическом нагружении;

4. динамические испытания на изгиб образцов с надрезом.

1. Виды разрушения поликристаллов

Процесс пластической деформации поликристалла обычно заканчивается его разрушением, которое напрямую зависит от прочности границ зёрен, температуры, степени и скорости деформирования. Возможны следующие случаи разрушения поликристаллических тел:

• межкристаллитное (интеркристаллитное) разрушение происходит по границам зёрен при малых степенях деформирования и является хрупким разрушением;

• внутрикристаллитное (транскристаллитное) разрушение происходит в результате нарушения целостности самих зёрен, оно в свою очередь подразделяется на 2 вида:

- внутрикристаллитное разрушение хрупкое, протекающее при незначительных степенях деформации под действием нормального растягивающего напряжения;

- внутрикристаллитное вязкое разрушение, протекающее по плоскостям скольжения под действием высоких степеней, вызываемых сдвигающим касательным напряжением.

2. Свойства металла при динамических испытаниях

В процессе эксплуатации детали и конструкции подвергаются ударным нагрузкам. Для оценки способности металлов переносить ударные нагрузки используют динамические испытания образцов. Основным видом таких испытаний являются стандартные ударные испытания на изгиб образцов с надрезом. Кроме этого применяют динамические испытания: сжатие, растяжение, кручение. По результатам испытаний можно выявить склонность металла к хрупкому разрушению. Поверхность разрушения соответствует виду излома:

• блестящая, неровная – хрупкий излом;

• матовая (фарфоровая) – вязкий излом.

3. Особенности пластической деформации разрушения при динамическом нагружении

При динамических испытаниях скорости деформирования и деформации на несколько порядков больше, чем при статических. Резкое увеличение скоростей приводит к деформационному упрочнению и разрушению поликристалла за счёт изменения концентрации дефектов кристаллической решётки, увеличения скорости перемещений дислокаций, увеличения силы трения в самой кристаллической решётке. Кроме этого растёт число систем скольжения и двойникования, уменьшается длина свободного пробега дислокаций.

Характер изменения пластичности и вязкости с увеличением скорости деформации зависит от типа разрушения:

• если при заданной схеме нагружения и температуре металл разрушается путём отрыва, то сопротивление разрушению мало;

• если же разрушение происходит путём сдвига, то сопротивление разрушению велико.

4. Динамические испытания на изгиб образцов с надрезом

Динамические испытания по ГОСТ 9454 – осуществляются на маятниковом копре с применением стандартных образцов с надрезом:

U- образцы Шарпи;

V- образцы Менаже;

Т-образный концентратор (надрез с усталостной трещиной).

Рисунок 1.2. Образец с U –образным надрезом для испытаний на ударный изгиб.

Образцы с V –образным надрезом применяют при контроле металлоконструкций ответственного назначения.

Образцы с U –образным надрезом используют при входном контроле ( приёмочные испытания).

Образцы с Т–образным концентратором предназначены для испытаний материалов, работающих в особо тяжёлых условиях.

Испытания проводят на маятниковых копрах с предельной энергией удара 300 Дж. Определяется ударная вязкость (КСU, КСV, КСТ).

Величина работы деформации и разрушения определяется разностью потенциальных энергий маятника в начальный (после подъёма на угол α) и конечный ( после взлёта на угол β) моменты испытания:

К = Р (H-h),

Где Р – масса маятника;

H и h – высоты подъёма и взлёта маятника.

При длине маятника L, h = L (1- H = L (1-

К = Р L (

Зная полную работу деформации и разрушения К, можно рассчитать ударную вязкость КС:

КС = К /

где F – площадь поперечного сечения образца в месте надреза до испытания.

Стандартная размерность ударной вязкости Дж/м² .

Рисунок 1.2. Схема ударного испытания на изгиб на маятниковом копре.

Задание:

• изучить теоретический материал;

• определить ударную вязкость для следующих условий испытаний: а) β=10⁰; б) β=15⁰; в)β=20⁰ , если P = 10кГ; L = 0,5м² ; F = 0,8см²

• у каких материалов будет больше ударная вязкость:

Контрольные вопросы:

1. какие виды разрушений вы знаете?

2. какие виды разрушений обеспечивают более продолжительную эксплуатацию изделий?

3. как обозначается ударная вязкость?

4. на какие эксплуатационные характеристики изделий влияет ударная вязкость?

5. за счёт чего происходит динамическое упрочнение?

6. назовите области применения образцов для динамических испытаний.

7. как влияет скорость деформирования на динамическое упрочнение?