Лабораторная работа №1 определение характеристик прочности и пластичности металла при растяжении

Цель работы: получение диаграммы деформирования конструкционных материалов при испытании образцов на растяжение; определение важнейших механических характеристик прочности и пластичности.

Испытание на растяжение является наиболее распространенным методом определения характера поведения материала при статических нагрузках и оценки характеристик механических свойств материалов, т.е. характеристик упругости, прочности, пластичности, статической вязкости.

Определяемые при этом характеристики используются:

• для оценки качества конструкционных материалов и степени их соответствия нормативно-технической документации;

• для выполнения расчётов на прочность при проектировании изделий;

• в исследовательской практике при изучении механических свойства новых материалов.

Методы испытаний на растяжение стандартизованы и распространяются: ГОСТ 1497–84 - на проведение испытаний при комнатной температуре, ГОСТ 9651–84 – при повышенной, а ГОСТ 11150–84 – при пониженной температурах.

Диаграмма деформирования материала

При испытании образца на испытательной машине получают первичную диаграмму растяжения в координатах: нагрузка F – абсолютное удлинение образца Δl. Эта диаграмма зависит от размеров образца. Для устранения зависимости от размеров испытуемых образцов и получения результатов, сопоставимых для различных материалов, диаграмму перестраивают в координатах напряжение () – деформация (). Эти координаты используют для построения условной диаграммы растяжения, которая подобна первичной, так как при ее построении абсциссы и ординаты первичной диаграммы делятся на постоянные величины.

Диаграммы растяжения могут существенно отличаться для различных материалов( см.Таблицу 3.1.1). Но методика обработки полученных данных одинаковы.

Таблица 3.1.1 – Основные типы диаграмм растяжения

Материал	Диаграмма растяжения	Вид образца после разрушения	Примечания
Хрупкий				Хрупкий излом без появления пластических (остаточных) деформаций
Хрупко-пластичный				Разрушение происходит после появления пластических деформаций без образования шейки
Пластичный				Разрушение происходит после значительных пластических деформаций с образованием шейки

Рассмотрим классическую диаграмму растяжения на примере поведения образца малоуглеродистой стали ( Рисунок 3.1.1.а).

На диаграмме можно выделить несколько характерных участков: 0А– упругих деформаций; АВ – площадка текучести; ВС – участок упрочнения; СD – участок снижения нагрузки. На участке 0А справедлив закон Гука. Этот участок используют для определения упругой постоянной материала – модуля нормальной упругости E = σ/ ε.

На площадке текучести АВ образец деформируется без увеличения нагрузки. Длина площадки текучести, выраженная в относительной деформации, составляет ε = 0,2–2,5 %. Наличие площадки текучести характерно лишь для малоуглеродистых сталей, а также встречается у некоторых марок титановых сплавов и латуней. Иногда площадка начинается с "зуба текучести".