Лабораторная работа № 1

Определение механических свойств конструкционных

Материалов путем испытания их на растяжение

Цель работы

1. Изучить методику испытаний металлов и сплавов на растяжение.

2. Ознакомиться с конструкцией и работой разрывной машины.

3. Провести испытания на растяжение двух образцов из разных материалов, получить диаграммы растяжения.

4. Определить положение характерных точек, рассчитать параметры в характерных и промежуточных точках.

5. На основании выполненных расчетов построить диаграмму зависимости условных напряжений от степени деформации.

6. Определить основные механические характеристики материалов и дать заключение о свойствах испытанных материалов.

Содержание работы

Испытания на растяжение (ГОСТ 1497-84) широко применяют для определения механических свойств конструкционных сталей, цветных металлов и сплавов.

Стандарт устанавливает методы статических испытаний на растяжение для определения при температуре 20±15С пределов пропорциональности, упругости, текучести (условного и физического), временного сопротивления, относительного удлинения и относительного сужения после разрыва.

При испытаниях на растяжение принимают следующие обозначения и определения:

 рабочая длина образца  (м, мм)  часть образца с постоянной площадью поперечного сечения между его головками или участками для захвата;

 начальная расчетная длина образца ₀ (м, мм)  участок рабочей длины образца между нанесенными метками до испытания, на котором определяется удлинение;

 конечная расчетная длина образца _к (м, мм)  длина расчетной части образца после разрыва;

 начальный диаметр образца d₀ (м, мм)  диаметр рабочей части цилиндрического образца до испытаний;

 диаметр образца после разрыва d_к (м, мм)  минимальный диаметр рабочей части цилиндрического образца после разрыва;

 начальная площадь поперечного сечения образца F₀ (м², мм²)  площадь поперечного сечения рабочей части образца до испытаний;

 площадь поперечного сечения образца после разрыва F_к (м², мм²)  минимальная площадь поперечного сечения рабочей части образца после разрыва;

 осевая растягивающая нагрузка P (Н, кгс)  нагрузка, действующая на образец в данный момент испытания;

 условное напряжение  (МПа, кгс/мм²)  напряжение, определяемое отношением нагрузки P к начальной площади поперечного сечения F₀ образца;

 истинное нормальное напряжение S (МПа, кгс/мм²)  напряжение, определяемое отношением нагрузки P к действительной в данный момент испытания площади поперечного сечения F образца;

 абсолютное удлинение образца  (м, мм)  приращение начальной расчетной длины образца в любой момент испытания;

 предел пропорциональности _пц (МПа, кгс/мм²)  напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между нагрузкой и удлинением достигает такой величины, что тангенс угла наклона, образованного касательной к кривой «нагрузка-удлинение» в точке P_пц с осью нагрузки, увеличивается на 50% от своего значения на упругом (линейном) участке;

 условный предел упругости _0,05 (МПа, кгс/мм²)  напряжение, после снятия которого остаточное удлинение достигает 0,05% длины участка рабочей части образца, равного базе измерения;

 модуль упругости E (МПа, кгс/мм²)  отношение приращения напряжения к соответствующему приращению деформации в пределах упругой деформации;

 предел текучести физический:

 нижний предел текучести _т (МПа, кгс/мм²)  наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки;

 верхний предел текучести _тв (МПа, кгс/мм²)  напряжение, соответствующее первому пику нагрузки, зарегистрированному до начала текучести рабочей части образца;

 предел текучести условный _0,2 (МПа, кгс/мм²)  напряжение, после снятия которого остаточное удлинение достигает 0,2% длины рабочего участка образца;

 временное сопротивление (предел прочности) _в (МПа, кгс/мм²)  максимальное напряжение, которое выдерживает образец до разрушения;

 относительное равномерное удлинение _р (%)  отношение приращения длины участка в рабочей части образца до момента начала образования шейки (в т. в) для пластичных материалов или до разрыва в материалах, у которых шейка не образуется, к длине образца до испытания;

 относительное удлинение после разрыва  (%)  отношение приращения расчетной длины образца _к = (_к ₀) после разрушения к начальной

расчетной длине ₀;

 относительное сужение после разрыва  (%)  отношение разности начальной F₀ и минимальной конечной F_к площадей поперечного сечения образца после разрушения к начальной площади поперечного сечения образца F₀;

Для испытаний на растяжение применяют пропорциональные цилиндрические или плоские образцы (рис. 1.1) диаметром или толщиной в рабочей части 3 мм и более. Начальная расчетная длина цилиндрических образцов

₀ =5d₀, ₀ =10d₀, а образцов квадратного или прямоугольного сечения 

₀ = 5,65 (короткие) или ₀ = 11,3 (длинные). Применение коротких образцов предпочтительнее.

Образцы из тонких листов и лент толщиной от 0,5 до 3 мм изготавливают в соответствии с ГОСТ 11701-84.

Испытания проводят обычно на двух образцах.

Допускается применение непропорциональных образцов, для которых начальная расчетная длина ₀ устанавливается независимо от начальной площади поперечного сечения образца F₀.

Типы и размеры пропорциональных цилиндрических и плоских образцов приведены в приложениях к ГОСТ 1497-84.

Рис. 1.1. Образцы для испытаний на растяжение: