Лабораторная работа 1 механические свойства материалов при растяжении

1.1 Цель работы: ознакомиться с методикой проведения статических испытаний, приобрести навыки определения прочностных и пластических свойств металлов и сплавов.

1.2 Общие сведения

Под механическими свойствами понимают совокупность величин, характеризующих сопротивление материалов действию приложенных к ним внешних механических сил или нагрузок. Они подразделяются на две основные группы - прочностные и пластические.

Прочностные свойства - это характеристики сопротивления материала образца деформации или разрушению.

Пластические свойства - это характеристика способности материала образца изменять свою форму и размер. Мерой пластичности является величина остаточной деформации по сужению и удлинению в момент разрушения.

В основу существующей классификации механических испытаний положены три основных признака:

- схема напряженного состояния (одноосное или линейное, двухосное -плоское. трехосное - обьемное);

• способ нагружения (с постоянной скоростью или нагрузкой);

• время и характер нагружения (статические, динамические, циклические).

Для сопоставимости полученных результатов все разновидности

механических испытаний стандартизированы в специальных ГОСТах, где сформулированы определения характеристик свойств, основные требования к оборудованию, методика проведения расчета результатов испытаний а также приведены параметры стандартных образцов.

1.3 Испытания на растяжение

Наиболее распространенным видом испытаний является одноосное растяжение при комнатной (ГОСТ 1497-84), повышенных - до 1473°С (ГОСТ

9651-84) и пониженных от 273^о до 173^о К (ГОСТ 11150-84) температурах. Прочностные свойства рассчитываются на основании машинных диаграмм растяжения по положению характерных точек р, е, s, b, к (рисунок 1.1) и геометрических параметров стандартных образцов (рисунок 1.2). Пластические - определяются в результате сравнения размеров образцов до деформирования и после разрушения.

рисунок

Рисунок 1.1- Обобщенная диаграмма растяжения

рисунок

Рисунок 1.2 - Стандартные образцы на растяжение Условным сопротивлением разрыву называется отношение нагрузки в момент разрушения Р_кк первоначальной площади попөречного сөчөния образца

Преимущество данного метода заключается в том, что он позволяет по результатам одного эксперимента определить несколько характеристик механических свойств: пределы пропорциональности, упругости, текучести, временное сопротивление, сопротивление разрыву, удлинение, сужение.

Пределом пропорциональности называется наибольшее напряжение, до которого деформация прямо пропорциональна нагрузке

σ_пц = , (1.1)

где Р_пц - нагрузка, соответствующая линейному участку машинной диаграммы, F_o - исходная площадь поперечного сечения образца.

Пределом упругости называется напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,05% (иногда 0,005%) от расчетной длины образца.

σ_упр = , (1.2)

где Р_упр – нагрузка, соответствующая точке ρ, находящейся в непосредственной близости от точки е (рисунок 1.1).

Физическим пределом называется наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличесния нагрузки:

σ_т= , (1.3)

где Р_т – нагрузка, соответствующая горизонтальному участку диаграммы напряжения.

Условным пределом текучести называется напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от расчетной длины образца:

σ_0,2= . (1.4)

Временным сопротивлением (или пределом прочности) называется отношение максимальной за время испытания нагрузки (Р_в) к первоначальной площади поперечного сечения образца (F_o):

σ_в= . (1.5)

Условным сопротивлением разрыву называется отношение нагрузки в момент разрушения Р_к к первоночальной площади поперечного сечения образца:

σ_к= . (1.6)

Кроме условного сопротивления разрыву существует истинное сопротивление разрыву, которое определяется отношением нагрузки в момент разрушения к площади поперечного сечения в шейке образца после разрыва Ғ_к:

σ_к = . (17)

Единицей измерения прочностных свойств в системе СИ является МПа = МН/м², в технической системе единиц - кГ/мм²

Относительным удлинением образца называется отношение приращения расчетной длины образца после разрыва (І_к) к первоначальной расчетной длине (І_о), выраженное в процентах:

δ= 100. (1.8)

Относительным сужением образца называется отношение уменьшения площади поперечного сечения образца к первоначальной площади, выраженное в процентах:

= , (1.9)

где F_о, F_к - площади поперечного сечения образца до и после разрыва, соответственно.

Поскольку для реальных поликристаллических материалов определение σ_пц и σ_упр представляет значительные методические трудности из-за очень малых деформаций, соответствующих этим характеристикам, на практике ограничиваются измерением условного или физического пределов текучести, временного сопротивления и сопротивление разрыву.