3.8.3. Характеристики пластичности материалов

Характеристик пластичности четыре:

1. модуль продольной упругости, или модуль Юнга – Е,

2. мо­дуль объемной упругости – μ,

3. относительное удлинение в момент разрыва – δ,

4. относительное сужение – Ψ.

Впервые называть модуль продольной упругости модулем предложил в 1807 г. лондонский врач Томас Юнг (1773-1829 гг.). В настоящее время он носит его имя – модуль Юнга.

Модуль объёмной упругости был впервые получен французским математиком, механиком и физиком Симеоном Дени Пуассоном (1781-1840 гг.), чье имя и носит в настоящее время: коэффициент Пуассона. Интересно, что С. Д. Пуассон в 1826г. являлся почетным членом Петербургской Академии наук. Коэффициент Пуассона “μ” вычисляют по зависимости:

μ = ε₁ / ε₂ , (3.13)

где ε₁ – относительное поперечное сжатие, ε₂ – отно­сительное удлинение; для всех сталей μ = 0,3.

Относительное удлинение в момент разрыва измеряют в процентах:

δ = (Δl / l_o)∙100% , (3.14)

где Δl – изменение длины образца на момент его разрыва; l_o – первоначальная длина образца.

Относи­тельное удлинение δ – очень важная характеристика металла: по ее величине можно характеризовать металл как пластичный (δ ≥ 5%) или хрупкий (δ < 5%).

Относительное сужение – безразмерная величина:

Ψ = ΔА / А_о , (3.15)

где ΔА – изменение площади поперечного сечения образца;

А_о – пер­воначальная площадь поперечного сечения образца.

Между относите­льным удлинением и относительным сужением существует связь, кото­рую легко получить из условия постоянства объема образца до раз­рыва V_o = А_о ∙ l_o и после V_К = А_К ∙ l_К : .

3.8.4. Твердость материалов

Твердость может быть отнесена как к характеристикам пластич­ности, так и к характеристикам прочности. Твердость выражают в единицах Бринеля, Роквелла, Виккерса, Шора.

Единицы твердости по Бринелю обозначают буквами “НB”. Измерение твердости материала осуществляют вдавливанием в течение 1с шарика ди­аметром 10 мм (2,5 или 5,0 мм) с последующим расчетом по формуле:

где F – стандартная сила вдавливания шарика, F =30000 Н;

d – диаметр шарика, мм;

h – глубина отпечатка, мм.

Единицы твердости по Роквеллу обозначают буквами “HRC_Э”. Измерение твердости черных металлов осуществляют вдавливанием алмазного конуса с углом при вершине в 120° и с усилием в 1500 Н.

Дня изме­рения твердости легких сплавов применяют шарик ди­аметром 1,588 мм (1/16 дюйма). При этом, если усилие вдавливания шарика равно 1000 Н, то твердость обозна­чают буквами “HRB”, а если усилие составляет 600H, то буквами “HRА”.

Единицы твердости по Виккерсу обозначают буквами “HV”. Измерение твердости осуществляют вдавливанием в испытуемый материал алмазной пирамиды.

Единицы твердости по Шору обозначают буквами “НС_d ”. Измерение твердости производят по высоте отскакивания легкого бойка с алмазным наконечником от ис­пытуемого массивного образца. Метод назван по имени американского промышленника А. Шора.