2. Характеристики пластичности
Пластичность – это свойство твердых тел необратимо деформироваться под действием внешних нагрузок. Измеряют две характеристики пластичности:
в
)
Относительное удлинение после разрыва
определяют по формуле:
где l0 и l1 – начальная и конечная длина образца (рис. 8.1); числитель этого выражения находят по диаграмме растяжения (рис. 8.2).
Относительное удлинение характеризует максимальную деформацию, которую может выдержать материал при растяжении.
г) Относительное сужение после разрыва определяется по формуле:
г
де
F0 и F1 – площадь
поперечного сечения образца до и после
разрыва.
Относительное сужение наиболее полно характеризует пластические свойства материала и используется, например, при расчете процессов глубокой вытяжки.
9. Испытания на изгиб и сжатие
Испытания на изгиб и сжатие производятся при сравнительно медленном приложении нагрузки, т. е. тоже относятся к разряду статических.
Испытание на изгиб широко применяют для хрупких материалов (чугун, инструментальные стали после поверхностного упрочнения и т. д.). Для испытания на изгиб применяют образцы прямоугольного или круглого поперечного сечения. Чаще всего испытания проводят сосредоточенной нагрузкой на образец, лежащий на двух опорах (рис. 9). При изгибе нижние слои материала до нейтрального слоя испытывают растяжение, а верхние – сжатие. При испытании на изгиб устраняется важный недостаток испытания на растяжение – влияние перекосов при нагружении, что особенно критично для хрупких материалов.
Рис. 9. Схема испытания на изгиб
П
редел
прочности при изгибе σвизг
(σmах)
подсчитывают по формуле:
где Mmах – максимальный изгибающий момент; W – момент сопротивления10.
Испытание на сжатие применяют для чугунов, литых алюминиевых сплавов и других хрупких материалов с низким значением сопротивления разрыву. Эти материалы при растяжении разрушаются путем отрыва, а при сжатии – срезом. Для испытаний применяют цилиндрические образцы со строго параллельными и отшлифованными торцами, к которым прикладывается нагрузка. При испытании определяют предел прочности на сжатие σвсж и др. характеристики.
10(14). Определение твердости
Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление внедрению в его поверхность другого более твердого тела – индентора, т. е. способность сопротивляться локальной пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое.
Испытание на твердость является одним из самых распространенных статических испытаний благодаря простоте осуществления, оперативности и возможности, практически без разрушения испытуемого объекта, получить сведения о качестве его термической и др. обработки, износостойкости, обрабатываемости резанием и т. п.
Среди десятков известных методов наибольшее распространение в материаловедении получили три способа определения твердости, названные по фамилиям их разработчиков – методы Бринелля, Роквелла и Виккерса11. При выборе метода измерения твердости следует руководствоваться требованиями, установленными в технической документации (технологической карте, чертеже).
Ориентировочный взаимный перевод значений твердости, определяемых по методу Бринелля, Роквелла и Виккерса приведен в Приложении В.