5.7. Определение упругости, пластичности и прочности материалов

Упругость, пластичность и прочность определяют при испытаниях металлов на растяжение (рис.5.4). Для проведения испытаний изготовляют образцы плоской или круглой формы. Испытания проводят на разрывных машинах. В результате получают диаграмму растяжения. По оси абсцисс этой диаграммы откладывают значения удлинения (деформации), а по оси ординат — усилие (напряжение), приложенное к образцу.

Напряжением называется нагрузка на единицу площади поперечного сечения образца.

По диаграмме растяжения, можно определить важнейшие характеристики механических свойств металлов:

_р – предел упругости;

_т – предел текучести;

_т – предел прочности;

 – относительное удлинение.

Точка А диаграммы характеризует максимальную нагрузку, которую выдерживает образец, не теряя своих упругих свойств. Если к образцу приложить такую или меньшую нагрузку, а затем снять ее, то остаточного удлинения он не получит. Пределом упругости называют максимальное напряжение, до которого металл сохраняет свои упругие свойства.

Выше точки А значение удлинения начинает возрастать быстрее, чем значение усилия, поэтому кривая диаграммы начинает изгибаться, склоняться к горизонтальной линии, образуя площадку текучести (Б–В). Если нагрузку в точке В разделить на площадь поперечного сечения образца, то получим предел текучести _Т:

.

При дальнейшем увеличении растягивающего усилия (выше значения предела текучести) образец будет все больше удлиняться, а диаметр его — уменьшаться. Когда усилие достигнет наибольшего значения, в образце начнет образовываться шейка, т. е. в каком-то сечении диаметр его уменьшается больше, чем в других местах. Образец в шейке будет наиболее тонким, и в дальнейшем здесь произойдет его разрыв.

Если максимальную нагрузку (точка Г), которую выдержал образец до разрыва, разделить на первоначальную площадь его поперечного сечения, то получим предел прочности. Таким образом, предел прочности — это напряжение при максимальной нагрузке, которую выдержал образец во время испытания. Предел прочности обозначается _В:

.

Кроме показателей прочности при испытании на растяжение определяют и показатели пластичности, характеризующие способность металла деформироваться не разрушаясь. Этой характеристикой является относительное удлинение; для ее получения обе половинки разорванного образца складывают вместе и измеряют длину его рабочей части L_к.

Относительное удлинение обозначается греческой буквой  и выражается в процентах. Его определяют по формуле:

,

где L₀ —начальная длина образца;

L_к —длина его после испытания.

Содержание отчета

1. Выберите на свое усмотрение любую деталь машины, механизма, узла или бытового изделия…, укажите необходимый материал… и способ изготовления этой детали...

2. Результат определения ударной вязкости материала: ширина (диаметр) образца … мм, толщина в месте надреза … мм, F₀ = …..см², А_Н = …кгсхм, а_Н = … кгсхм/см² (…Дж/м²). Заключение по материалу …

3. Расшифровка твердости материалов по варианту…

№	Показатели	Значения твердости и величина показателей материалов
1 2 3 4 5	Метод определения Твердость, единицы Индентор (конус, шарик) Режим определения: Р, Н (кгс) D, мм t, с Металл (ориентировочно)

4. Результаты замера твердости образцов по Бринеллю: нагрузка…Н (кгс), индентор (шарик, конус)….

№…. образца	Металл	Диаметр шарика, мм	Диаметр отпечатка при измерениях, мм				Твердость НВ
			первое	второе	третье	среднее

5. Результаты замера твердости образцов по Роквеллу: нагрузка…Н (кгс), индентор (шарик, конус)….

№…. образца	Металл	Результаты измерений твердости, HRC
		первое	второе	третье	среднее

6. Результаты замера твердости образцов прибором….; метод определения твердости…

№…. образца	Металл	Метод определения	Результаты измерений твердости
			первое	второе	третье	среднее

7. Диаграмма испытания образца на растяжение

Работу выполнил …. Дата….