1403

Из диаграммы растяжения (рис. 11) определяются следующие меха­ нические свойства металлов:

Рис. 11. Диаграмма растяжения: а - условная диаграмма в координатах Р - Ы; 6 - условная диаграмма напряжений и диаграмма истинных

напряжений; Стщ, - предел пропорциональности, аул (или ст0.оз)~ предел упругости, о* (или ао,г) - предел текучести, а в - временное сопротивле­ ние (предел прочности), s , - истинное сопро­ тивление разрыву

предел пропорциональности CTTO - напряжение, выше которого нару­ шается пропорциональность между прилагаемым напряжением (нагрузкой Лш)и деформацией (удлинением) образца; ощ = Р т /F ;

предел упругости (условный) Студ = а <>,05 - напряжение, при котором остаточное удлинение образца равно 0,05 % его начальной длины; сто,os =

“ Л ),051 F;

предел текучести (физический) а т - напряжение, при котором оста­ точное удлинение образца достигает 0 , 2 % его начальной длины; стт =

= PrfF;

предел текучести (условный) GQJ—напряжение, при котором остаточ­ ное удлинение образца достигает ОД % его начальной длины; Сто^ = PQJ/F ;

временное сопротивление (предел прочности) ав - напряжение, соот­ ветствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образ- ^ ав=Лш х/^о;

истинное сопротивлениеразрыву стж - напряжение, определяемое отаошением грузки Рх в момент разрыва к площади минимального попереч­ ного сечения образца после его разрыва F^; а к= Р к /F *

Принято прочность материала характеризовать временным сопротивнением (пределом прочности) ств (это справочный показатель), соответст­ вующего максимуму функции Р = f(z ) на диаграмме растяжения (см.

emu от - напряжение, при котором происходит заметное удлинение образ­ ца без увеличения напряжения (без увеличения нагрузки Р). В этот период, в основном, образуется «шейка» на образце (см. рис. 10). Деформация (уд­ линение) образца затем происходит при возрастании нагрузки Р. Критиче­ ская деформация - это удлинение на единицу длины образца в момент его разрыва и является мерой пластичности испытываемого материала.

Пластичность определяется двумя параметрами: относительным уд­ линением и относительным сужением (справочные данные).

Относительное удлинение 5 определяется по формуле (см. рис. 10): S = [(/ - /0)//0] - 1 0 0 %.

Относительное сужение ц/ определяется по формуле (см. рис. 10): М/ = [0г-/о)//о]-Ю 0%,

гдеfo и / - соответственно начальная и конечная площади образца в месте его разрыва, определяемые в соответствии с диаметрами do и d круглого образца.

В ряде случаев для определения прочностных свойств используют об­ разцы квадратного или прямоугольного сечений («нестандартные образ­ цы»). Это связано, в основном, с технологией производства материалов или изделий, со специфическими свойствами материалов, с возможностя­ ми изготовления образцов.

Возможны испытания на разрыв хрупких или малопластичных мате­ риалов. Диаграмма растяжения образцов таких материалов показана на рис. 11, в. Характерным для такого разрушения является отсутствие пла­ стической деформации («площадки» текучести).

Прочность при изгибе ошг (Па или кг/мм ) определяется путем испы­ тания прямоугольного или круглого образца, к которому прилагается со­ средоточенная нагрузка в месте, расположенном на равном расстоянии от двух опор, на которых образец покоится. Расчет стизг для образца прямо­ угольного сечения ведется по формуле

omr= 3 P - l / 2 b - h 2,

где Р - разрушающая нагрузка; / - пролет между опорами, на которые об­ разец опирается; S - площадь поперечного сечения образца (до испыта­ ния), равного произведению ширины b на высоту h поперечного сечения образца.

Испытание при изгибе используется, в основном, для хрупких мате­ риалов (например, для чугунов, бетонов и т.д.). При испытании до разру­ шения возможен прогиб образца («стрела прогиба»), что означает наличие у хрупкого материала некоторой доли пластичности.

Строительные материалы, как правило, неоднородны по своей струк­ туре, нередко грешат ее дефектами, а их прочностные характеристики мо-

Щ р е л и в с ш ь н а д е л ю » ( д е т а л и , , к о н с т р у к ц и и , е е э л е м е н т о в ) з а в и с и т

о й ф й о т й ж о д я я ю н ю и й д а я е д о 0 л в ( ч » Х * » к о т о р о г о ( - ы х ) и з д е л и е и з г о т о в л е н

е д е о ф щ м « 1 жцяемфрт (§шт& о п р е д е л я ю щ и й и з м е н е н и е х а р а к т е р н е е

м ц ш н и н в ю ш к е г ш и й е т ® с и й м й ю е н п е м а б с о л ю т н ы х р а з м е р о в и з д е л и я , н аш з и а в ж ш й ш ш ^ д а л й ф в в а ю ^ с м п р о ч н о с т и ) . С л е д у е т р а з л и ч а т ь с о б с т в е н I i j p w H Q K m м ш ш ч р и ш а шг а д е я р у ж ц в о н н у ю п р о ч н о с т ь - п р о ч н о с т ь м а т е р и

д р й е т т ш © * л е з р а и а и н н к ш л р у а в ж , а т м о с ф е р н ы х ф а к т о р о в , а г р е с с и в щ е д ^ е д № т г ш , , д ^ ш д ! и в 1с т и р с а а и и и и з д е л и и ( к о н с т р у к ц и й ) п р е д у с м а т р и в а в ь н ш о т т щ ш Й ! ^ т у м г д ^ й г я ш я с ™ ( т о е с т ь « и с к у с с т в е н н о » к а к б ы з а н и ж а к т

п р ш ш ш с ш ш Б а я ш й с п я а м а т е р и а л о в ) . П р и р а с ч е т е и з д е л и й ( к о н с т р у к т тп т > } у ^ и го я в о в п с :5 н с ш в ф ф и ш ш н и ш м з а п а с а п р о ч н о с т и Кпр , в е л и ч и н ы к о т о р у

Н и р и п ь ■ ■ с т щ р а е м о с т ъ м а т е р и а л о в

ТГввд&штъ — » « ш и г а а б я о с т ь т е л а ( м а т е р и а л а ) с о п р о т и в л я т ь с я ш

н и ! ш п м 1щ и ) т а в а л ю щ ^ г а н г о , б о л е е т в е р д о г о т е л а ( м а т е р и а л а ) .

сшишшшю яадшшиднизуег стойкость материала к деформирована щримешномиажшшшм ш дайамин н зависит, в первую очередь, от тверд; оаггаашмпрзраг^дшаж и-пиптампятним» и ряда других факторов (например., тюмгершщш!)).

Ш ш ш и и ^ ж т а т а е р щ в п г ь — ч а с т о и с п о л ь з у е м ы й с п о с о б о ц е н к и мех.

н и и ш н и к а ш п н е п ш м ш п е р т ш . Э г о и с п ы т а н и е п р о в о д и т с я и л и н е п о с р е л с

П ш д р д п ш ь п р и р в д щ ш к . к а м е н н ы х н м н о г и х д р у г и х м а т е р и а л о в о ш ш

(6 т £ © 1 ].4 ^ ). Э с ш п п к ш ш я и а ш в ч а е г м и н е р а л ы в п о р я д к е в о з р а с т а ю щ е й т в е р л a r m — а т г И д а р И Ш .

c f f m a ^ j ^ f f i K O T ( и п т е т а л в я к . Т в е р д о с т ь Н В ( П а и л и к г е / м м 2 ) х а р а к т е р и з а д г : ;

с я т н я ш и ш в » ! Н й п р з у я к и д е й с т в у ю щ е й н а ш а р и к , к п о в е р х н о с т и ш ;

H B = P / F = 2 P / n D ( D - 4 D 2 - d 2 ),

дe D - диаметр шарика, мм; d - диаметр отпечатка, мм. Диаметр шарика D [ нагрузку Р устанавливают в зависимости от испытуемого материала, [иапазона его твердости и толщины образца. Для чугунов и сталей »= 30 D2, для меди и ее сплавов Р = 10 £г, для алюминия и его сплавов >= 2,5 Е? и т.д. На практике пользуются специальной таблицей, по кото­ рой определяют НВ, зная диаметр отпечатка

«по Виккерсу (схемы)

5. Химические и биологические свойства материалов

Химия - это наука, изучающая превращение веществ, сопровождаю­ щихся изменением их состава и строения.

В современной химии отдельные ее области практически стали само­ деятельными науками (неорганическая химия, органическая химия, физи- 1еская химия, аналитическая химия, химия полимеров). На законах химии шируются такие технические науки, как химическая технология, метал- 1ургия. Химия тесно связана с физикой. Химические и физические свойст­ вачасто взаимосвязаны и могут трактоваться как физико-химические свой­ ства.

Химические свойства разнообразны и характеризуют, в частности, взаимодействие материалов с другими контактирующими материалами. Этими свойствами объясняется способность веществ образовывать раство­ ры, гели, суспензии, сопротивляться воздействию агрессивных сред. Они, например, часто имеют непосредственное отношение к прочностным свой­ ствам изделия, влияют на механические свойства материалов.

5.1. Растворимость

Раствор - это однородная смесь двух или нескольких веществ (ком­ понентов), которые равномерно распределены в растворе в виде отдельных атомов, ионов или молекул. Практически все жидкости, встречающиеся в природе, представляют собой растворы. То вещество, которое растворяет­ ся, называется растворяемым, а то, в котором вещество растворяется - растворителем.

Существуют газовые растворы, которые обычно называются газовыми смесями, и твердые и жидкие растворы (например, твердые и жидкие ме­ таллические сплавы).

Растворение - способность веществ (твердых, газовых, жидких) рас­ творяться в жидкостях (кислотах, щелочах, воде и т.д.) и твердых вещест­ вах (например, в ряде металлических сплавов). Растворимость одного ком­ понента в другом происходит в некоторых пределах их концентраций. По концентрации растворенного вещества растворы подразделяются на пере­ сыщенные, насыщенные и ненасыщенные. Растворяемые вещества подраз­ деляются на смешивающиеся в любых количествах (например, соляная ки­ слота НС1 в воде), хорошо растворимые (например, цианистое золото AuCN в воде), трудно растворимые (например, ванадиевый ангидрид V2 O5 в воде), химически взаимодействующие с растворителем (например, азот­ ный ангидрид N2 O5 в воде разлагается) и нерастворимые (например, рутил