2.1.1. Характеристики прочности

Предел пропорциональности, σпц – максимальное напряжение, соответствующее линейному участку кривой растяжения.

Предел упругости, σупр – напряжение, при котором остаточная деформация принимает заданное значение 0,05% и меньше, обозначается – – σ0,002, σ0,02 и σ0,05.

Предел текучести, σТ – напряжение, при котором материал деформируется (течет) без увеличения нагрузки. Для пластичных материалов это напряжение соответствует площадке текучести (рис. 7 а). Для малопластичных материалов, применяют условный предел текучести, σ0,2 – напряжение, вызывающее остаточную деформацию 0,2% (рис. 7б).

Предел прочности (временное сопротивление), σв – максимальное напряжение, предшествующее разрушению образца:

.

2 .1.2. Характеристики пластичности

Относительное удлинение: δ = ∙100%; ιк – конечная длина образца.

Относительное сужение: ψ = ∙100%; Fк – площадь поперечного сечения в месте разрыва.

2.2. Методы определения твердости металлов

Твердость – свойство металла сопротивляться пластической деформации при внедрении в его поверхность твердого тела – индентора.

Твердость по Бринеллю. Индентор – стальной шарик диаметром от 2,5 до 10 мм. Нагрузка – 2500..30000Н. После снятия нагрузки остается отпечаток (лунка) диаметром d (рис.8а). Твердость определяется как отношение нагрузки Р к площади отпечатка: НВ=Р/FОТП (МПа). Обычно твердость определяют по таблицам. Способ Бринелля применяют для металлов малой и средней твердости – до 450 НВ.

а)

б)

Рис.8. Схема определения твердости: а) - по Бринеллю; б) - по Виккерсу.

Твердость по Виккерсу. Индентор – четырехгранная алмазная пирамида с углом при вершине 136°, нагрузка Р – 10..1000 Н (Рис.8б). Твердость рассчитывают по среднему арифметическому диагоналей отпечатка d (мм) по формуле: НV= 0,189 Р/d2 (МПа) или определяют по таблицам. Метод применяют для деталей малых сечений и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

Твердость по Роквеллу. Метод универсален и прост. Прибор имеет шкалы А,В,С. Твердость – величина безразмерная и считывается со шкал (табл.1). Нагрузка складывается из предварительной Р0=100 Н и основной Р1.

Таблица 1

Шкала	Индентор	Нагрузка Р = Р0 + Р1, Н	Измеряемые объекты
HRA	Алмазный конус	600	Особо твердые материалы, тонкие листы и слои (0,5…1,0мм) Пределы измерения твердости 70…85HRA
HRB	Стальной шарик	1000	Мягкие металлы (<450HB) Пределы измерения твердости 25…100HRB
HRC	Алмазный конус	1500	Твердые материалы (>450HB) Пределы измерения твердости 20…67HRC

2.3. Характеристики механических свойств, определяемые при динамических нагрузках

Ударная вязкость, КС характеризует склонность металла к хрупкому разрушению. КС определяют при динамических испытаниях на маятниковом копре образцов с надрезом (рис. 9): U-образным – KCU, V-образным – KCV, в виде трещины– KCT. Определяют работу (А) по разрушению образца при ударе, отнесенную к площади поперечного сечения в месте надреза F0:

KC = А/F0, МДж/м2.

Рис. 9. Схема маятникового копра (а) и образец (б) для испытаний на ударную вязкость

Ударная вязкость зависит от:

размера зерна - чем мельче зерно, тем выше КС;

типа концентратора напряжений;

наличия вредных примесей;

температуры (рис. 10).

Хладноломкость – свойство металла терять вязкость и хрупко разрушаться при понижении температуры. Хрупкое разрушение всегда внезапно и в эксплуатации недопустимо. Порог хладноломкости – температура (интервал температур от tв до tн), перехода вязкого разрушения в хрупкое. При этом структура излома изменяется от волокнистого, при вязком разрушении до кристаллического блестящего – при хрупком. За порог хладноломкости принимают температуру Т50, при которой в изломе имеется 50% волокон. Температура эксплуатации детали должна быть выше порога хладноломкости.

Рис. 10. Зависимость ударной вязкости от температуры