Лабораторная работа №3 Механические испытания металлов
Цель работы: ознакомиться с испытательным оборудованием для определения основных механических характеристик; провести механические испытания предложенных марок сталей; по результатам испытаний определить предел прочности, предел текучести, предел пропорциональности, относительное удлинение, относительное сужение.
Приборы и оборудование: образцы, применяемые для различных видов испытаний; диаграммы растяжения.
Основные понятия.
Механические свойства - это характеристики материала, определяющие его поведение под действием приложенных внешних механических сил.
Механические свойства металлов определяют испытаниями специальных образцов.
Испытания механических свойств проводят при различных нагрузках – статических, динамических и циклических. Статические нагрузки медленно возрастают от нуля до максимальной величины; динамические возрастают быстро, за доли секунд; циклические нагрузки характеризуются многократным изменением по направлению или по величине. В соответствии с характером действующих нагрузок различают статические, динамические и усталостные испытания.
К статическим испытаниям обычно относят испытания на растяжение, сжатие, изгиб и на твердость; к динамическим – испытания на удар; циклическим способом проводят различные испытания металла на усталость.
По длительности приложения нагрузки механические испытания делятся на кратковременные и длительные. В большинстве случаев проводят кратковременные испытания длительностью несколько минут. Длительные испытания проводят, как правило, для определения механических свойств металлов, которым предстоит работать в особо ответственных конструкциях и сложных условиях в течение длительного периода времени.
В зависимости от температуры различают испытания при пониженной (ниже 0ºС), обычной (20ºС) и повышенной (выше 20ºС) температурах. Температуру испытания выбирают в зависимости от рабочей температуры изделий.
Испытание на растяжение
Механические свойства металлов наиболее полно могут быть установлены при статических испытаниях на растяжение гладких образцов. Испытание на растяжение проводят на специальных круглых образцах, а для листового материала на плоских образцах (см. рис.14), в соответствии с ГОСТ 1497-84.
Рис.14. образцы для испытаний на разрыв:
а – круглый; б - плоский
расчетная длина круглого образца l0 , мм обычно берется равной десяти или пяти диаметрам. Диаметр рабочей части нормального круглого образца равняется 20 мм. Образцы других размеров называют пропорциональными. Стандартные размеры которых приведены в табл.5.
При испытании на растяжение образец, установленный в захватах машины, деформируется при плавно возрастающей нагрузке, и характеристики свойств металла определяют в условиях одноосного напряженного состояния.
Образцы из разных материалов разрушаются в результате испытаний различно.
В процессе испытаний на растяжение на разрывных машинах записывается диаграмма в координатах нагрузка (Р, Н)– удлинение
(∆l, мм) образца (диаграмма растяжения).
Такая диаграмма вычерчивается автоматическим устройством, при постепенном увеличении растягивающего усилия вплоть до разрыва испытываемого образца. Диаграммы растяжения будут иметь вид, показанный на рис. 15.
При растяжении образец удлиняется, а его поперечное сечение непрерывно уменьшается.
Усилие, приходящееся на 1 мм2 поперечного сечения образца, называется напряжением и обозначается σ, МПа.