Зависимости от температуры

3.3.1. Определение ударной вязкости при испытаниях на ударный изгиб по гост 9454-78

Метод основан на разрушении образца с надрезом (концентратором) посередине одним ударом маятникового копра (рис.3.3). В результате испытаний определяют полную работу (К), затраченную на разрушение образца (работу удара), или удельную работу, т.е. ударную вязкость (КС). Согласно ГОСТ 9454-78, ударным испытаниям подвергают образцы сечением 10 X 10 мм с концентраторами напряжений следующих видов: U-образный с радиусом в месте надреза (г_н)1^±02мм.,V- образный с радиусом в месте надреза (г_н) 0.25^±025 мм и углом 45° и Т- образный с усталостной трещиной (табл. 3.1). Последний тип концентратора является наиболее жестким. Его создают в образце на специальных вибраторах и на усталостных машинах. Соответственно этому удельная работа деформации разрушения обозначается KCU и KCT, KCV. Величину полной работы деформации и разрушения на практике определяют по шкале копра или по таблицам, зная начальную потенциальную энергию маятника и затраченную энергию, или по площади диаграммы нагрузка - прогиб.

Образцы с концентратором U используют при выборе или приемо-сдаточных испытаниях металлов и сплавов, с V-образным концентратором- при оценке возможности использования или приемо-сдаточных испытаниях материалов конструкций повышенной степени надежности: транспортных средств, трубопроводов, сосудов под давлением, летательных аппаратов и т.п. При испытаниях материалов для особо ответственных конструкций, используют образцы с концентратором вида Т.

Рис.3.5. Типы образцов для динамических испытаний на удар:

А) образец с u-образным надрезом; б) образец с V-образным надрезом; образец с t-образным надрезом

Его получают в вершине начального надреза при циклическом изгибе образца в одной плоскости, с числом циклов изгиба не менее 3000.

Для испытаний используют маятниковые копры с максимальной энергией удара маятника от 4,9 (0,5) до 294,0 (30) (кг*м). Образец устанавливают горизонтально в специальный шаблон, обеспечивающий установку надреза в середине пролета между опорами. Удар маятника наносят со стороны, противоположной надрезу, в плоскости его симметрии и перпендикулярно продольной оси образца.

Маятник закрепляется в верхнем положении с высотой Н и углом подъема α. Затем маятник опускают, он свободно падает, и ударяет по образцу, изгибает и разрушает его, поднимаясь после этого на высоту h и угол β. Чем больше энергии затрачено на разрушение образца, тем меньше h и β. Величина работы удара (энергии разрушения) К определяется, как разность потенциальной энергии, запасенной при подъеме маятника К_п и остаточной энергии К_ост, которой обладает маятник после разрушения образца:

К = К_п – К_ост.

Таблица 3.1

Стандартные образцы на ударный изгиб по гост- 9454-78 (размеры в мм)

Тип образца	Длина L		Ширина В		Высота Н		Глубина надреза hi		Глубина концентратора h		Высота рабочего сечения hi
Концентратор U - образный радиусом ± 0,07
1	55		10±0,10		10		-		-		8±0,10
2	55		7,5±0,10		10		-		-		8±0,10
3	55		5±0,05		10		-		-		8±0,10
4	55		2±0.05		8		-		-		6±0,10
5	55		10±0,10		10		-		-		7±0,10
6	55		7,5±0,10		10		-		-		7±0,10
7	55		5±0,05		10		-		-		7±0,10
8	55		10±0,10		10		-		-		5±0,10
9	55		7,5±0,10		10		-		-		5±0,10
10	55		5±0,05		10		-		-		5±0,10
Концентратор V- образный радиусом 0,25 ± 0,025
11	55		10±0,10		10		-		-		8±0.05
12	55	7,5±0,10		10		-		-		8±0.05
13	55	5±0,05		10		-		-		8±0.05
14	55	2±0.05		^		-		-		6±0.05
Концентратор Т - образный (трещина)
15	55	10± 0,10		11		1,5		3,0		-
16	55	7,5±0,10		11		1,5		3,0		-
17	55	5±0,05		11		1,5		3,0		-
18	55	2±0.05		9		1,5		3,0		-
19	55	10±0,10		10		3,5		5,0		-
20	140	25±0,10		25		10		12,5		-

"Предельные отклонения по длине +0,1, по глубине надреза +0,1, по глубине концентратора +0,6.

Значения К_п и К_ост определяют по шкале копра, проградуированной в кгс*м (Дж). Работу удара обозначают двумя буквами и цифрами: первая буква (К)-символ работы удара, вторая буква (U-или V или Т)-вид концентратора; последующие цифры обозначают максимальную энергию удара маятника, глубину концентратора и ширину образца. Индекс указывает температуру испытаний, отличную от комнатной. Эти цифры не вносят в обозначение работы удара, если испытание проведено в стандартных условиях: копер имеет максимальную энергию удара маятника 294 Дж, глубина концентратора (U-или V) 2 мм и 3 мм (Т) и ширина образца 10 мм. Например, символы KV"⁴⁰ 50/2/5 обозначает работу удара, определенную на образце шириной 5 мм с концентратором V глубиной 2 мм при температуре минус 40°С при максимальной энергии удара маятника 50 Дж. Ударная вязкость - это работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора. Ее обозначают путем прибавления к символу работы удара буквы С, причем «стандартные» условия также не вводят в обозначение.

Например: - КСТ⁺¹⁰° 150/3/7,5-ударная вязкость, определенная на образце ширине 7,5мм с концентратором Т глубинной 3 мм при температуре 100° С и максимальной энергией удара маятника 450 Дж.

-KCU-ударная вязкость, определенная на образце шириной 10 мм с концентратором типа U глубиной 2 мм при комнатной температуре и максимальной энергией удара маятника 294 Дж.

Ударную вязкость Дж/см (кгс*см²) вычисляют по формуле

КС = К / F_o ,

где К- работа удара, Дж (кгс*м); F_o - начальная площадь поперечного сечения образца в месте концентратора, см².