4.2. Диаграмма растяжений.

Деформация – изменение размеров и формы образца под воздействием различного вида нагрузок. Деформация бывает упругой и пластической. Упругая деформация возникает при относительно небольших механических нагрузок и исчезает после снятия нагрузок. При более высоких механических напряжениях в образце наряду с упругой деформацией появляется пластическая или остаточная, которая сохраняется после снятия внешней нагрузки. Деформация материалов, вчастности металлов и сплавов изучают в процессе статистических испытаниях на одноосное растяжение. В них образец стандартной формы (пруток с утолщениями на концах для закрепления) закрепляют в зажимах разрывной машины и к ее концам прикладывается растягивающая сила F.

F S₀ F

ℓ₀

S₀ – начальная площадь поперечного сечения

ℓ₀ – начальная длина

В процессе испытания измерения, относительное отношение образца в %-х и напряжение в образце

[МПа]

В результате получают диаграмму растяжений или график зависимости напряжения от относительного удлинения.

Типичная диаграмма растяжения меди выглядит следующим образом

σ, МПа

σ_в С

σ F

σ_q2 А В Д

σ_т

0 G ε ε_max ε %

ε_ост. ε_упр.

На данной диаграмме выделяется четыре характерных участка: ОА , АВ, ВС, СД.

Участок ОА (намеренно увеличенный) является линейным, на нем наблюдается пропорциональность между напряжением и деформацией σ = Е * ε, Е – коэффициент пропорциональности. Данный участок соответствует упругой деформации образца, который исчезает после снятия нагрузки. В этом случае линия разгрузки образца совпадает с линией нагрузки, т.е. процесс обратимый. После полного снятия нагрузки (σ = 0) деформация исчезает (ε = 0). Е – модуль упругости. Он характеризует жесткость материала, который зависит от величины межатомных сил. Чем Е больше, тем круче участок ОА и больше жесткость материала. При напряжении σ_т пропорциональность между напряжением и относительным удлинением нарушается. Наряду с упругой деформацией появляется и пластическая составляющая. Напряжение σ_т называют теоретическим пределом текучести материалов. В некоторых очень пластичных металлов, в частности у меди, при напряжении наблюдается площадка текучести или участок (горизонтальный) АВ, где изменение размера образца и сопровождается видимым изменением напряжения, т.е. материал как бы течет. В данном случае предел текучести является реальным физически измеряемых. Для тех материал до, у которых нет площадки текучести вводят так называемый условный предел текучести – σ_0,2. Это такое напряжение, при котором появляется пластическая деформация и составляет величину 0,2 %. Если напряжение в образце превышает предел текучести (σ_т, F), то деформация образца имеет две составляющие σ > σ_т , то ε = ε_ост. + ε_упр. При этом разгрузка образца происходит не по линии нагрузки ОАВF, а по линии FG || ОА. При этом упругая составляющая деформация исчезает, а пластическая остается. В точке G наблюдается максимальная регистрационное напряжение σ_в, которое называют временным напряжением или пределом прочности материала. Чем больше σ_т и σ_в, тем прочнее материал.

Участок СД соответствует появлению и развитию локального сужения (шейки). Фактическое напряжение по-прежнему нарастает, но регистрируемое σ = F/S₀уменьшается, т Д соответствует разрыву образца, в этой точке наблюдается максимальное удлинение.

Площадь под кривой растяжения приблизительно А разрушения. Чем больше площадь, тем больше работа и тем более вязким является материал.

Величину (относительное удлинение)

(относительное сужение)

Они характеризуют пластичность. Чем они больше, тем пластичнее. Если δ ≥ 15% ψ ≥ 45%, тем материал надежней