1.3 Приборы, оборудование и материалы

1 Маятниковый копер КМ-30

2 Образцы из стали Ст.3 или другой с разной формой надреза.

1.4 Порядок выполнения работы

1 Определить ударную вязкость двух серий образцов: с острым надрезом типа Менаже (рис.1.1, а) и надрезом типа Шарпи (рис.1.1, б

а) б)

а – тип Менаже; б – тип Шарпи.

Рисунок 1.1 – Образцы, применяемые для испытаний

В каждой серии испытываются шесть образцов: три – из стали Ст.3 и три – из стали У7А или им подобных.

2 Построить график зависимости а_н от поперечного сечения образцов и разных марок сталей.

3 Сделать выводы.

1.5 Содержание отчета

Отчет должен содержать: цель работы, эскизы образцов, таблицу испытаний (табл.1.1), график зависимости а_н от от поперечного сечения образцов и разных марок сталей.

Таблица 1.1 – Таблица испытаний

Сталь	Тип образца	Ударная вязкость, Дж/см2
		Поперечное сечение образцов, мм
		5х10	10х10	10х15
Ст. 3	А
	Б

2.6 Вопросы для самопроверки

1 Что такое концентрация напряжений?

2 Что такое коэффициент концентрации напряжений, как он зависит от параметров концентратора?

3 Что называется плоской деформацией и плоским напряженным состоянием?

4 Что называется глубоким и мелким надрезом?

5 Что такое вязкость?

6 Что понимается под вязкостью и хрупкостью материалов?

7 Почему металлы пластичны? Какова роль дислокаций?

Лабораторная работа 2 определение сопротивляемости стали распространению хрупкой трещины

2.1 Цель работы

Исследовать сопротивляемость стали распространению хрупкой трещины, определить критическую температуру по методике ДWТТ.

3.2 Краткие теоретические сведения

Об изменении свойств металлов при понижении температуры обычно судят, ориентируясь на их свойства при комнатных температурах (18...20С).

Характер изменения свойств металлов при понижении температуры зависит от многих факторов: вида кристаллической решетки, химического состава, величины зерна, термической обработки – и проявляется по-разному в зависимости от условий нагружения и напряженного состояния.

Наиболее сильные изменения _в и _0,2 характерны для коррозионно-стойких сталей и титановых сплавов. У металлов и сплавов с гранецентрированной кубической решеткой (Fe_, Al, Cu, Аu, Аg, Nі) с понижением температуры предел текучести в сравнении с пределом прочности повышается незначительно и они относятся к хладостойким. Пластичность и ударная вязкость у них почти не меняются.

У металлов и сплавов с объемно центрированной кубической решеткой (Fe_α, Сr, Мо, Та, Nв, W) предел текучести повышается более значительно, чем предел прочности, пластичность заметно понижается и они относятся к хладноломким.

Характерной особенностью хрупких разрушений сварных конструкций являются низкие номинальные напряжения, при которых они происходят. Как правило, трещина зарождается у концентратора напряжений, образуемого конструктивной формой сварного соединения или каким-нибудь дефектом, и распространяется далее с большой скоростью по зоне термического влияния или основному металлу.

Склонность стали к распространению хрупкой трещины оценивается по переходной (критической) температуре, то есть температуре, при которой распространение хрупкой трещины при любой величине напряжений становится невозможным.

Для определения переходной температуры широко используют методику ДWТТ, основанную на испытании ударным изгибом образцов с надрезом, выполненным методом прессования (рис.3.1). Испытания образцов производят при различных температурах.

S – толщина листа

Рисунок 2.1 – Схема и образец для испытания

Установлено, что температура, при которой в изломе имеется 50% вязкой составляющей, является переходной (рис.3.2). Образцы оцениваются по процентному отношению площади вязкого излома ко всей поверхности излома.

Рисунок 2.2 – График зависимости наличия вязкого волокна в образцах

при разных температурах их испытания

Из оценки поверхности излома исключаются вязкие области, прилегающие ко дну надреза, и к «затылку» образца (место удара), равные толщине образца (рис. 3.3)

 - глубина надреза; S – толщина образца; В – оцениваемая площадь

Рисунок 2.3 - Поверхность разрушения, рассматриваемая при определении

площади вязкого излома

Иногда встречаются образцы с изломом, показанным на рис.2.4

С – участки с хрупким изломом;

Д – ширина вязкохрупкой зоны, условно принимаемой за хрупкую

Рисунок 2.4 – Определение волокнистости излома при вязкохрупком

разрушении

На образцах с изломом такого типа разрушения трещина может останавливается и по очереди начинать движение, поэтому в средней части трещины образца участки вязкого и хрупкого изломов чередуются.

При оценке разрушения образцов с таким типом излома вязкие участки, расположенные в промежутках между хрупкими, не учитываются при определении волокнистости излома, и вся средняя часть с чередующимся изломом условно считается хрупкой.