Механические свойства материалов
Сжатие
Fпц – предел пропорциональности Е = tg = /
Fупр – пределупругости Fт – пределтекучести
F F
Fмах 
C
Fт
Fупр |
B |
|
|
||
Fпц |
A |
|
|
|
|
|
|
0 |
l 0 |
l |
Диаграмма сжатия |
Диаграмма сжатия |
|
пластичных материалов |
хрупких материалов |
|
11
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Кручение |
|
|
= G |
|
|
|
|
|
– угол сдвига |
G |
E |
|
|
|
G – модульсдвига |
2 (1 ) |
|
|
M |
|
16 M |
|
|
|
W |
|
d3 |
|
|
Mкр |
|
|
М – крутящий момент |
|
|
|
|
|
W – моментсопротивлениясеченияобразцаприкручении |
||||
Mmax |
|
|
d – диаметробразца |
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M0.3 |
|
s |
Мпц – пределпропорциональности |
|
|
|
Mупр |
|
|
|
|
||
|
e |
Мупр – пределупругости |
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
||
Mпц |
|
p |
М0,3 – пределтекучести |
g |
100% |
|
|
|
Мmax – пределпрочности |
|
2 l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Упругая |
деформация |
Пластическая |
|
|
|
g – относительныйсдвиг |
деформация |
|
|
|
– уголзакручивания |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
l – длинаобразца |
|
|
|
|
|
|
d – диаметробразца |
0 |
0.3 |
|
|
|
|
|
Диаграмма кручения |
|
|
|
|
||
12 |
|
|
|
|
|
|
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Изгиб |
Всестороннее сжатие |
||
|
|
|
F = p |
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
р |
|
|
|
|
V |
В |
сосредоточенный |
чистый |
|
|
В – модуль |
|
|
|
|
|
||
F |
|
|
|
всестороннего |
|
b |
|
|
|
сжатия, Па |
|
|
|
|
|
|
|
Fmax |
|
|
|
|
|
Fт |
|
|
|
|
|
Fупр |
|
M |
|
3 F l |
|
Fпц |
|
|
|
||
|
W |
|
2 b h2 |
|
|
|
|
M |
|
8 F l |
|
|
|
W |
|
d3 |
|
|
М – изгибающий момент (М = (F l)/4) |
|
|||
0 |
W – моментсопротивлениясеченияобразцаприизгибе |
|
|||
f |
|
|
|
|
|
Диаграмма изгиба |
|
|
|
|
|
f – стрелапрогиба
13
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость – сопротивление тела внедрению в его поверхность другого, болеетвердоготелаопределенныхформыиразмеров (индентора) поддействиемопределеннойнагрузки, действующей втечениеопределенноговремени
Восстановленная твёрдость – отношениевеличинынагрузки кплощадиповерхности, проекцииилиобъёмуотпечатка
Невосстановленная твёрдость – отношениесилы
сопротивлениякплощадиповерхности, проекцииили объёмуотпечатка
Диапазоныизмерениятвёрдости:
макро – величина нагрузки 2 30 кН микро – величинанагрузкидо 2 Н, глубинувнедренияиндентора >0.2 мкм
нано – величинанагрузки 0.1 1960 мН, глубинавнедренияиндентора <0.2 мкм
14
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость
метод Мооса |
|
|
известняк |
|
|
полевойшпат |
|
|
|
|
|
тальк |
гипс |
флюорит |
апатит |
кварц |
топаз |
корунд |
алмаз |
||
твёрдость |
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Абсолютная |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
1 |
|||||||||
|
|
|
|
Твёрдость по Моосу |
|
|
||||
15
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость
F
h |
h |
|
|
||
|
|
h |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
метод Шора |
метод Шора |
(отскока) |
(вдавливания) |
склероскоп |
дюрометр |
16
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость |
|
|
|||||
|
Метод Бринелля |
||||||
|
|
F |
|
|
|
|
|
[F, Н; D, d и h, мм] |
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
d |
|
|
|
|
|
НВ= |
|
2 F |
|
|
|
|
метод восстановленного |
|
|
2 |
|
2 |
|
отпечатка |
|
|
|
d |
|||||
|
π D D D |
|
|
|
[МПа] |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
НВ= |
F |
метод невосстановленного отпечатка |
|||||
π D h |
|||||||
Стандарт D/F/t (мм/кН∙100/с)– 10/300/10 |
|||||||
σт = |
10 |
HB |
σmax = |
10 |
HB [МПа] (для стали) |
|
|
||||
6 |
|
3 |
|
||
Материал |
Твёрдость |
|
|
Мягкое дерево |
1.6 HBS 10/100 |
|
|
Твёрдоедерево |
от 2.6 до 7.0 HBS 10/100 |
|
|
Алюминий |
15 HB |
|
|
Медь |
35 HB |
|
|
Дюраль |
70 HB |
|
|
Мягкаясталь |
120 HB |
|
|
Нержавеющаясталь |
200 HB |
|
|
Стекло |
550 HB |
|
|
Инструментальная |
600 900 HB |
сталь |
|
|
|
17
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость
Метод Роквелла
1 ед.тв. = 0.002 мм
|
алмазный |
стальной |
|
||||
|
шарик |
|
|||||
|
|
конус |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1.6 |
|
|
120 |
|
|
|
мм |
|
||
|
h h0 |
|
h h0 |
||||
HRC = |
100 |
HRB = 130 |
|||||
0.002 |
0.002 |
||||||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
F1 = 98 Н |
|
F2 |
|
|
|
|
F1 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HRC F2 = 1372 Н – термически |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
обработаннаясталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HRA F2 = 490 Н – твердыесплавы |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
илистовойматериал |
|
|
h0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
h |
|
|
|
HRB F2 = 883 Н – металлысреднейтвёрдости |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость 1 МПа = 1 Н/мм2 ≈ 0.102 кгс/мм2
Метод Виккерса
|
F |
136 |
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HV ≈ HB |
HB = 2.1 F2 |
Микротвердомер |
|
|
d |
a |
|
ПМТ 3М |
|
|
|
Индентор Берковича (HB) |
|||
Индентор Виккерса (HV) |
|
|
HK = 14.2247 F2 |
||
[F, кгс; d, мм] |
|
l |
|
l |
|
|
|
|
|||
|
2 F sin α |
= 1.8544 F [ед.тв.] |
|
|
|
HV = |
2 |
|
|
|
|
|
d2 |
d2 |
|
|
|
2∙C |
Индентор Кнупа (HK) |
|
|
|
|
|
|
KIc=0.02∙НV∙(d/2)0.5(E/HV)0.5(2∙С/d) 1.5 [МПа∙м1/2] |
[E – модульЮнга, ГПа] |
||
критическийкоэффициентинтенсивностинапряжений |
[HV, ед.тв.; d иС, мкм] |
|
|
19
www.chemdm.ru
Механические свойства материалов
Твёрдость
Наноиндентирование
20
www.chemdm.ru