1463

где Ps — сила, при которой продолжается деформация, кг. Горизонтальная кривая на диаграмме условных напряжений

характеризует вязкость материала. Отсутствие или хотя бы не­ большое искажение ее, наоборот, указывает на хрупкость мате­ риала. Текучесть материала вызывается сдвигами при пласти­ ческой деформации. О возникновении сдвигов свидетельствует появление на полированной поверхности образца наклонных линий. Поверхность, остававшаяся блестящей при упругой де­ формации, делается матовой, так как текучестью охватывается ©есь объем рабочей части образца.

При дальнейшем удлинении образца преобладает пластиче­ ская деформация. Величина ее при каком-то напряжении, соот­ ветствующем точке а, графически выражается отрезком об, по­ лученным на оси абсцисс линией аб, которая проведена парал­ лельно линии пропорциональных изменений напряжения и де­ формации. Именно по этой линии уменьшается деформация и падает напряжение при медленном и плавном устранении рас­ тягивающей силы. В результате устранения действующей силы образец укорачивается на величину упругой деформации Ьс. Эта величина больше отрезка od, соответствующего деформации до предела упругости. Следовательно, упругая деформация сохра­ няется и после достижения предела упругости.

Н а и б о л ь ш е е н а п р я ж е н и е , к о т о р о е в о з н и к а е т

уменьшения поперечного сечения для дальнейшей деформации нужна меньшая сила. Подсчитанное по этой силе условное на­ пряжение тоже падает, пока не произойдет разрыв образца

вточке е.

Вотличие от пластических металлов диаграмма условных напряжений хрупких металлов имеет иной характер (рис. 64, в). На кривой нет предела упругости, так как упругая деформация

В результате сжатия материал образца деформируется и разрушается. Не разрушаются только образцы из пластичного металла. Цилиндры из такого металла приобретают бочкооб­ разную форму (рис. 66,а), переходящую при большом умень­ шении высоты в форму диска. Цилиндры из хрупкого металла разрушаются по одной (рис. 66,6) или нескольким (рис. 66, в)'

усеченных конуса, обращенных друг к другу малыми основани­ ями, с отделившимися от них боковыми частями. Образцы куби­ ческой формы из хрупкого материала, разрушаясь после дефор­ мации сжатия, образуют две обращенные друг к другу малыми основаниями усеченные пирамиды, от которых отделяются боко­ вые части (рис. 66, г). Если поверхности трения сжимающих плит и образца хрупкого материала кубической формы хорошо смазаны, то разрушение происходит по плоскостям, параллель­ ным действию сжимающей силы (рис. 66,6). Сжатие деревян­ ного куба вдоль волокон приводит к раскалыванию образца в направлении сжимающей силы или к разрушению по одной или нескольким наклонным плоскостям с образованием клина, раскалывающего образец (рис. 66, е). Сжатие деревянного об­ разца кубической формы поперек волокон приводит к очень большой деформации без заметных признаков разрушения.

Бывают заметны появления пластической деформации и участок текучести. Разрушающий крутящий момент является наиболь­ шим и при нем образец ломается перпендикулярно своей оси без предварительного образования какого-либо сужения.

Р и с . 68. И сп ы тан и е п рочн ости на к р учен и е

Испытание кручением хрупкого материала дает слегка вы­ пуклую кривую, свидетельствующую о преобладании в материа­ ле упругой деформации и о разрушении образца при наиболь­ шей величине крутящего момента без предварительного суже­ ния. Излом происходит по наклонному сечению.

Р и с. 69. Д и а гр а м м ы кручения:

а — пластичный металл; б — хрупкий металл

В результате испытания кручением определяют модуль уп­ ругости при сдвиге

Ml g ~ <р/ *

где g — модуль упругости при сдвиге; М — крутящий момент;

I — расстояние между сечениями; <р — угол кручения, рад\

I — полярный момент инерции сечения.

На основании данных испытания определяют также предел пропорциональности и предел прочности при кручении

Mr

х = т * где т — касательное напряжение;

М— крутящий момент;

г— радиус поперечного сечения образца.

Так как

W = - ,

г

где W — полярный момент сопротивления сечения, см3, то

При вычислении предела пропорциональности берут величи­ ну крутящего момента, соответствующую концу прямолинейного участка на диаграмме кручения, а для определения предела

прочности — крутящий момент, вызывающий разрушение об­ разца.

Р и с. 70. И сп ы тан и е прочности на и зги б

Испытание на изгиб

Образец круглого или квадратного сечения длиной, в десятьдвадцать раз превышающей диаметр (или сторону) его поме­ щается на две опоры и изгибается приложенной на середине длины сосредоточенной силой (рис. 70). Записывающее устрой­

Зная величину силы, вызывающей пропорциональное измене­ ние образца, и силы, разрушающей образец, можно вычислить соответствующие этим силам изгибающие моменты, а затем определить предел пропорционзльности *и предел прочности при

Во всех испытаниях на твердость сосредоточенная сила действует

на испытуемый материал небольшой площадью наконечника, сделанного из более твердого материала. Испытания материалов на твердость просто выполнимы и не требуют сложного оборудо­ вания. Кроме того, между твердостью и другими характеристи­ ками механических свойств существуют довольно постоянные соотношения. В частности, на основании показателей твердости можно с достаточной точностью определять предел прочности материала. Испытания на твердость, за исключением некоторых, относятся к статическим испытаниям.

Испытание стальным шариком (способ Бринеля)

Закаленный стальной шарик под действием силы вдавливают в испытуемый образец, на котором образуется отпечаток в виде лунки (рис. 71).

Площадь F этой шаровой поверхности определяют по фор­ муле

На основании твердости по Бринелю приближенно находят предел прочности при растяжении

оь = КНВ кГ/мм21

где К — переводной коэффициент.

Переводной коэффициент зависит от вида испытуемого ма­ териала. Для стали он составляет 0,36, а для серого чугуна 0,1.

Испытание закаленным стальным шариком производится на механическом или гидравлическом прессе. Результаты испыта­ ния записывают в следующей последовательности: НВ 10/3000/15, где первое число обозначает диаметр шарика, мм; второе — дей­ ствовавшую во время испытания силу, /са; третье — продолжи­ тельность выдержки, сек.

Испытание стальным шариком и эталоном (способ Польди)

Этот способ применяется для определения твердости мате­

риала больших и тяжелых предметов, которые не могут быть испытаны на прессе.

Испытание алмазным конусом и стальным шариком (способ Роквелла)

Этот способ применяется для определения твердости зака­ ленных металлов и других материалов, имеющих большую твердость. Алмазный конус с углом при вершине 120° вдавливается в испытуемый образец под действием нагрузки. Предваритель­ ная нагрузка составляет 10 кг, окончательная 150 кг. По раз­ ности глубины проникновения конуса в образец определяют твердость (рис. 73, а). При намерении твердости тонких образ­ цов или поверхностного слоя окончательная нагрузка состав­ ляет 60 кг.

Алмазный конус устанавливают на приборе, снабженном ин­ дикатором. Перемещение алмазного конуса, связанного со стержнем индикатора, вызывает поворот его стрелки. В зависи­ мости от величины нагрузки измерение ведется по шкале С, А или В. Твердость вычисляется как безразмерная величина

я ^ с = /С -< £ _ /0 (

где К — постоянное число, равное 0,2 и обозначающее радиус закругления конуса у вершины;

С — шкала.

Если окончательная сила составляет 60 кг, то измерение ве­ дется по шкале А индикатора и твердость по Роквеллу обозна­ чается HRA.

Р ис. 73. И сп ы тан и е т в ер д о ст и ал м азн ы м к о н у ­

Для определения способом Роквелла твердости мягких ма­ териалов вместо алмазного конуса используют закаленный стальной шарик с действующей на него окончательной силой 100 кг. Измерение ведется по шкале В индикатора (рис. 85, б). В этом случае твердость по Роквеллу обозначается HRB. Вели­ чину К принимают равной 0,26.

Испытание стальным конусом (способ Кубасова)

Этот способ определения твердости впервые был предложен русским инженером П. В. Кубасовым. Закаленный стальной конус с углом при вершине 90° при вдавливании образует в ис­ пытуемом материале конический отпечаток (рис. 74). Твердость определяется как сила, приходящаяся на единицу площади ос­ нования конического отпечатка и равна

НК = ^ 2 кГ/мм2,

где Р — сила, действующая на стальной конус, кг;

d — диаметр основания конического отпечатка, мм.