С какой целью определяют механические свойства металлов

С какой целью определяют механические свойства металлов

Методы определения механических свойств металлов разделяют на:
— статические, когда нагрузка растет медленно и плавно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение, твердость);
— динамические, когда нагрузка растет с большой скоростью (испытания на ударный изгиб);
— циклические, когда нагрузка многократно изменяется по величине и направлению (испытания на усталость).

Испытание на растяжение

При испытании на растяжение определяют предел прочности ( σ в), предел текучести ( σ т), относительное удлинение ( δ ) и относительное сужение ( ψ ). Испытания проводят на разрывных машинах c использованием стандартных образцов с площадью поперечного сечения Fo и рабочей (расчетной) длиной lo. В результате проведения испытаний получают диаграмму растяжения (рис. 1). На оси абсцисс указывается значение деформации, на оси ординат – значение нагрузки, которая прилагается к образцу.
Предел прочности ( σ в) – это максимальная нагрузка, которую выдерживает материал без разрушения, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца (Pmax/Fo).

Рис. 1. Диаграмма растяжения

Необходимо отметить, что при растяжении образец удлиняется, а его поперечное сечение непрерывно уменьшается. Истинное напряжение определяется делением действующей в определенный момент нагрузки на площадь, которую образец имеет в этот момент. Истинные напряжения в повседневной практике не определяют, а пользуются условными напряжениями, считая, что поперечное сечение Fо образца остается неизменным.

Предел текучести ( σ т) – это нагрузка, при которой происходит пластическая деформация, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца (Рт / Fo). Однако при испытаниях на растяжение у большинства сплавов площадки текучести на диаграммах нет. Поэтому определяется условный предел текучести ( σ 0.2) — напряжение, которому соответствует пластическая деформация 0,2%. Выбранное значение 0,2% достаточно точно характеризует переход от упругих деформаций к пластическим.

К характеристикам материала относят также предел упругости ( σ пр), под которым подразумевают напряжение, при котором пластическая деформация достигает заданного значения. Обычно используют значения остаточной деформации 0,005; 0,02; 0,05%. Таким образом, σ 0,05 = Рпр / Fo (Рпр – нагрузка, при которой остаточное удлинение составляет 0,05%).

Предел пропорциональности σ пц = Рпц / Fo (Рпц – максимальная нагрузка, при действии которой еще выполняется закон Гука).

Пластичность характеризуется относительным удлинением ( δ ) и относительным сужением ( ψ ):

δ = [(lk — lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%,

где lk — конечная длина образца; lo и Fo — начальные длина и площадь поперечного сечения образца; Fk — площадь поперечного сечения в месте разрыва.

Для малопластичных материалов испытания на растяжение вызывают затруднения, поскольку незначительные перекосы при установке образца вносят существенную погрешность в определение разрушающей нагрузки. Такие материалы, как правило, подвергают испытанию на изгиб.

Испытание на твердость

Нормативные документы:

  • ГОСТ 8.062—85 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Бринелля»
  • ГЭТ 33—85 «Государственный специальный эталон единиц твердости по шкалам Бринелля»

    Твердость – способность материала оказывать сопротивление проникновению в него другого, более твердого тела – индентора. Твердость материала определяют методами Бринелля, Роквелла, Виккерса, Шора (рис.2).

    а б в

    Рис. 2. Схемы определения твердости по Бринеллю(а), Роквеллу(б) и Виккерсу(в)

    Твердость металла по Бринеллю указывается буквами НВ и числом. Для перевода числа твердости в систему СИ пользуются коэффициентом К = 9,8 • 106, на который умножают значение твердости по Бринеллю: НВ = НВ • К, Па.

    Метод определения твердости по Бринеллю не рекомендуется применять для сталей с твердостью свыше НВ 450 и цветных металлов с твердостью более 200 НВ.

    Для различных материалов установлена корреляционная связь между пределом прочности (в МПа) и числом твердости НВ: σв ≈ 3,4 НВ — для горячекатаных углеродистых сталей; σв ≈ 4,5 НВ — для медных сплавов, σв ≈ 3,5НВ — для алюминиевых сплавов.

    Определение твердости методом Роквелла осуществляют путем вдавливания в металл алмазного конуса или стального шарика. Прибор Роквелла имеет три шкалы – А,В,С. Алмазный конус применяют для испытания твердых материалов (шкалы А и С), а шарик – для испытания мягких материалов (шкала В). В зависимости от шкалы твердость обозначается буквами HRB, HRC, HRA и выражается в специальных единицах.

    При измерении твердости по методу Виккерса производят вдавливание в поверхность металла (шлифуемую или полируемую) четырехгранной алмазной пирамиды. Этот метод применяют для определения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, которые имеют высокую твердость (например, после азотирования). Твердость по Виккерсу обозначают HV. Перевод числа твердости HV в систему СИ производится аналогично переводу числа твердости НВ.

    При измерении твердости по методу Шора шарик с индентором падает на образец, перпендикулярно его поверхности, а твердость определяется по высоте отскока шарика и обозначается HS.

    Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера — твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл.

    Испытание на ударную вязкость

    Ударная вязкость характеризует способность материала оказывать сопротивление динамическим нагрузкам и проявляющейся при этом склонности к хрупкому разрушению. Для испытания на удар изготовляют специальные образцы с надрезом, которые потом разрушают на маятниковом копре (рис.3). По шкале маятникового копра определяют работу К, затраченную на разрушение, и рассчитывают основную характеристику, получаемую в результате этих испытаний – ударную вязкость. Она определяется отношением работы разрушения образца к площади его поперечного сечения и измеряется в МДж/м 2 .

    Для обозначения ударной вязкости применяют буквы КС и добавляют третью, которая указывает на вид надреза на образце: U, V, T. Запись KCU означает ударную вязкость образца с U-подобным надрезом, KCV — с V-подобным надрезом, а KCT — с трещиной, созданной в основании надреза. Работа разрушения образца при проведении ударных испытаний содержит две составляющие: работу зарождения трещины (Аз) и работу распространения трещины (Ар).

    Определение ударной вязкости особенно важно для металлов, которые работают при низких температурах и выявляют склонность к хладноломкости, то есть к снижению ударной вязкости при понижении температуры эксплуатации.

    Рис. 3. Схема маятникового копра и ударного образца

    При проведении ударных испытаний образцов с надрезом при низких температурах определяют порог хладноломкости, который характеризует влияние снижения температуры на склонность материала к хрупкому разрушению. При переходе от вязкого к хрупкому разрушению наблюдается резкое снижение ударной вязкости в интервале температур, который имеет название температурный порог хладноломкости. При этом изменяется строение излома от волокнистого матового (вязкое разрушение) к кристаллическому блестящему (хрупкое разрушение). Порог хладноломкости обозначают интервалом температур (tв.– tхр.) или одной температурой t50, при которой в изломе образца наблюдается 50% волокнистой составляющей или же величина ударной вязкости снижается в два раза.

    О пригодности материала к работе при заданной температуре судят по температурному запасу вязкости, который определяется по разнице между температурой эксплуатации и переходной температурой хладноломкости, и чем он больше, тем надежнее материал.

    Испытание на усталость

    Усталость – процесс постепенного накопления повреждений материала под действием повторно-переменных напряжений, которые приводят к образованию трещин и разрушений. Усталость металла вызывается концентрацией напряжений в отдельных его объемах (в местах скопления неметаллических и газовых включений, структурных дефектов). Свойство металла сопротивляться усталости называется выносливостью.

    Испытания на усталость проводят на машинах для повторно-переменного изгибания вращающегося образца, закрепленного одним или обоими концами, или на машинах для испытаний на растяжение-сжатие, или на повторно-переменное скручивание. В результате испытаний определяют предел выносливости, который характеризует сопротивление материала усталости.

    Предел выносливости – максимальное напряжение, при действии которого не происходит усталостного разрушения после базового количества циклов нагружения.

    Предел выносливости обозначается σR, где R — коэффициент асимметрии цикла.

    Для определения предела выносливости проводят испытания не менее десяти образцов. Каждый образец испытывают только при одном напряжении до разрушения или при базовом числе циклов. Базовое число циклов должно быть не ниже 107 нагружений (для стали) и 108 (для цветных металлов).

    Важной характеристикой конструкционной прочности является живучесть при циклическом нагружении, под которой понимают продолжительность эксплуатации детали от момента зарождения первой макроскопической усталостной трещины размером 0,5…1 мм до окончательного разрушения. Живучесть имеет особое значение для надежности эксплуатации изделий, безаварийная работа которых поддерживается путем раннего обнаружения и предотвращения дальнейшего развития усталостных трещин.

    Источник: texinfo.inf.ua

    Pereosnastka.ru

    Обработка дерева и металла

    Большинство деталей машин находится в эксплуатации под воздействием внешних сил. При этом характер внешних сил может быть самым разнообразным. Иногда внешняя сила действует постоянно в течение длительного времени или статически. Могут быть другие условия работы, когда внешняя сила действует непродолжительное время и действие имеет ударный характер. В этом случае нагрузка имеет динамический характер. Наконец возможны случаи длительного воздействия многократно повторяющейся силы. Усилие носит пульсирующий, повторно-переменный, или, как называют иначе, циклический характер. Детали или конструкции в этом случае работают, как говорят, на выносливость (или усталость),

    Для того чтобы решить, какой материал может быть использован для изготовления той или иной детали или конструкции, необходимо знать механические свойства этого материала.

    Механическими свойствами материала называется совокупность свойств, характеризующих способность материала сопротивляться воздействию внешних усилий. Способность сопротивляться у всех материалов зависит, во-первых, от того, каким образом прикладывается усилие (статически, динамически или циклически), во-вторых, от того, какой характер имеет внешнее усилие — растягивающее, сжимающее, крутящее, изгибающее и т. п.

    Статические испытания на растяжение. Испытание на растяжение производится путем растяжения специально приготовленного для этой цели образца на испытательной машине.

    Механические свойства материала, определяемые при этих испытаниях, объединяют в две группы:
    — прочностные свойства (предел упругости, предел пропорциональности, предел текучести, предел прочности) и пластические свойства (относительное удлинение, относительное сужение).

    При этом под прочностью понимают способ-кость металла сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок.

    Под пластичностью — способность под действием нагрузок принимать новую форму не разрушаясь.

    Стандартным образцом для испытания на растяжение является образец, показанный на рис. 20, а.

    Диаметр стандартного образца выбирается в зависимости от мощности машины и предполагаемой прочности материала. Расчетная длина цилиндрической части определяется соотношением l0= Od0, где d0 — его начальный диаметр. Все остальные размеры образца определяются конструкцией захватных устройств испытательной машины.

    При испытании листового материала применяется образец, показанный на рис. 20, б. Толщина образца определяется толщиной листового материала, ширина — мощностью машины и предполагаемой прочностью материалу.

    Расчетная длина образца устанавливается из соотношения 10 — 11,3 VFa, где F0 — начальная площадь его поперечного сечения.

    Определение механических свойств производят обычно по диаграмме деформации, записываемой самой испытательной машиной.

    Диаграмма деформации показывает зависимость изменения длины образца при постепенном возрастании величины прилагаемого усилия.

    В первый момент испытания длина образца увеличивается пропорционально нагрузке — чем больше растягивающее усилие, тем больше увеличение длины.

    При этом образец деформируется упруго, т. е. при устранении нагрузки образец примет свою первоначальную длину. Такая деформация носит название упругой деформации.

    При достижении нагрузки Ps в металле возникает заметная пластическая деформация — сдвиги слоев металла относительно друг друга, и при устранении нагрузки образец не принимает своей первоначальной длины.

    Рис. 1. Эскизы стандартных образцов для испытания на растяжение:
    а — цилиндрического; б — плоского

    Нагрузка, отвечающая этому моменту Ps, называется нагрузкой предела текучести.

    Отношение этой нагрузки к площади поперечного сечения называют пределом текучести.

    Рис. 2. Диаграмма деформации при испытании металлов на растяжение

    Как видно из формулы, предел текучести измеряется в кг/мм2.

    Читать еще:  Как сделать из дерева оружие из игры

    Величины, выраженные в таких единицах, называют напряжением.

    Таким образом, пределом текучести называют напряжение, при котором начинает развиваться заметная пластическая деформация.

    При дальнейшем увеличении нагрузки за пределом текучести прямолинейной зависимости между нагрузкой и длиной образца уже нет. Наконец наступает такой момент, когда нагрузка начинает падать, а в образце намечается образование сужения поперечного сечения (образование шейки).

    Таким образом, пределом прочности называют максимальное напряжение, выдержанное образцом.

    Дальнейшее растяжение образца сопровождается образованием все более сужающейся шейки и падением нагрузки. Вслед за этим наступает разрушение образца.

    Пределы прочности и текучести характеризуют прочность материала.

    Другой, не менее важной характеристикой является пластичность.

    Рис. 3. Изменение образца в результате растяжения:
    а — образец до испытания; б — образец после испытания

    При испытании на растяжение пластичность определяют двумя величинами: относительным удлинением и относительным сужением.

    Для того чтобы понять, как эти величины определяются, следует образец до испытания сопоставить с разрушенным образцом, как это сделано на рис. 22. После разрушения образец оказался длиннее, но он сузился, особенно в месте образования шейки.

    Испытательные машины, применяемые для определения механических свойств металлов при растяжении, очень разнообразны как по способу создания растягивающего усилия, так и по способу определения этого усилия и деформаций образца.

    Испытательные машины снабжены специальным нагружающим механизмом для создания усилий. Эти механизмы бывают механического и гидравлического действия.

    Для определения этих усилий и деформаций образца при растяжении машины снабжаются силоизме-рительными устройствами разных типов. Эти устройства в большинстве случаев имеют диаграммный аппарат, позволяющий автоматически записывать диаграмму деформации. По этой диаграмме и определяются прочностные и пластические свойства металла. На рис. 23 показан общий вид разрывной 4-тонной машины. Образец зажимается в захваты машины. Нижний захват опускается с помощью механического привода, смонтированного в нижней части машины.

    Верхний захват связан с маятником, который, отклоняясь на определенный угол, уравнобешивает силу, тянущую образец вниз. Угол отклонения маятника соответствует нагрузке, прикладываемой к образцу. Эта нагрузка, а также растяжение образца отмечаются на диаграммном аппарате в виде диаграммы деформации, показанной на рис. 2.

    Методы определения твердости. Твердость — это способность металла сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела.

    Рис. 4. Испытательная 4-тонная машина ИМ-4р

    Твердость является весьма важной характеристикой, так как тесно связана с такими основными характеристиками металлов и сплавов, как прочность, износостойкость и др.

    В настоящее время имеется много способов определения твердости металлов. Рассмотрим некоторые из них, наиболее широко применяемые в промышленности.

    Определение твердости вдавливанием стального шарика (метод Бринелля). Стальной шарик, изготовленный из закаленной шарикоподшипниковой стали, под действием усилия вдавливается в поверхность металла.

    С помощью специальной лупы измеряется диаметр лунки. По таблицам, приложенным к прибору, определяется значение твердости Не.

    Для испытания применяют специальный пресс типа Бринелля, внешний вид которого показан на рис. 5.

    Стальной шарик крепится в оправке. Исследуемый образец ставится на предметный столик и поднимается к шарику штурвалом. При включения мотора грузы пресса опускаются и вдавливают стальной шарик в образец.

    Рис. 5. Пресс типа Бринелля

    Определение твердости по глубине вдавливания.алмазного конуса (метод Роквелла). Алмазный конус с углом при вершине 120° вдавливается в металл предварительной постоянной нагрузкой 10 кг, а затем полной нагрузкой 60 или 150 кг. Для испытания используют специальный пресс, внешний вид которого показан на рис. 6.

    Алмазный конус крепится в оправке. Образец устанавливается на столик и поднимается с помощью штурвала до нагрузки 10 кг. Ручка освобождает грузы, которые создают уси-лиедля вдавливания конуса в металл. Глубину вдавливания, т. е. значение твердости, отмечает индикатор.

    Значения твердости этим методом определяются по разности глубины вдавливания алмазного конуса под действием полной и предварительной нагрузок. Чем тверже металл, тем на меньшую глубину проникает алмаз при вдавливании, тем больше будет число твердости.

    Стандартной нагрузкой при этом методе является 150 кг. Обозначается твердость Hrc. В некоторых случаях, например при измерении твердости на тонком образце или при измерении твердости поверхностного слоя металла, нагрузку применяют до 60 кг.

    На этом же приборе можно производить измерение твердости мягких материалов (цветные металлы, отожженная сталь).

    Рис. 6. Прибор типа Роквелла

    Рис. 7. Прибор для определения твердости ударным вдавливанием шарика

    Определение твердости динамическим вдавливанием шарика. При изменении твердости массивных деталей и конструкций, когда нельзя использовать описанные выше приборы, применяют переносный прибор, показанный на рис. 7.

    В прибор закладывают эталонный образец. При ударе по прибору молотком специальный шарик 2 наносит отпечатки на исследуемый предмет и эталонный образец, твердость которого известна.

    Сопоставляя значения диаметров лунок образца и детали по таблицам, определяют твердость детали.

    Определение твердости методом упругой отдачи. В тех случаях, когда нельзя применять методы вдавливания, чтобы не испортить поверхности изделия, используется прибор,.определяющий твердость методом упругой отдачи.

    На рис. 8 показан внешний вид прибора. С постоянной высоты на металл падает определенного веса боек и отскакивает. По величине отскока судят о твердости. Чем больше твердость, тем больше отскок бойка.

    Производительность этого метода испытаний очень велика (несколько сот измерений в час). Однако применять его можно только для сравнения между собой твердости изделий из одного и того же металла или из металлов, имеющих одинаковые упругие свойства.

    Испытание на удар. Весьма распространенным видом механических испытаний является испытание на удар.

    С помощью таких испытаний можно выявить склонность к хрупкости, появляющейся в некоторых материалах при низких температурах («хладноломкость»), а также к тепловой хрупкости, возникающей в процессе работы при повышенных температурах, проконтролировать качество обработки металла и т. д.

    Испытание чаше всего производится на маятниковых копрах; внешний вид одного из них показан на рис. 9. Копер представляет собой тяжелый маятник, подвешенный на легкой штанге. Перед испытанием маятник поднимается на определенную высоту, что сообщает ему определенный запас энергии. При падении маятник ударяется об образец, разрушает его и по инерции проходит вперед, поднимаясь уже на меньшую высоту. Работа, затраченная на деформирование образца Адеф, пропорциональна разности высот и определяется с помощью отсчетного приспособления, установленного на станине копра.

    Рис. 8. Прибор для определения твердости способом упругой отдачи

    Образец для этого вида испытания представляет собой призматический брусок размером 10X10X55 с прорезью посередине.

    При этом испытании устанавливается величина ударной вязкост и, которая определяется отношением работы, затраченной на деформацию образца, к площади поперечного сечения образца в надрезе.

    Технологическими пробами называют испытания материала с целью выявления пригодности его к тому или иному виду обработки.

    Технологические пробы весьма разнообразны. Они служат лишь для качественной или сравнительной оценки металла.

    Обычно проведение технологической пробы оговаривается техническими условиями. Как правило, размеры образцов и-условия испытания должны быть строго одинаковыми, лишь в этом случае результаты могут сравниваться.

    В качестве показателей пригодности металла для каждого вида пробы выбираются свои характеристики. Такими характеристиками могут служить угол загиба, степень обжатия, число перегибов проволоки до возникновения первых признаков разрушения, степень высадки и т. д.

    Рис. 9. Копер, для определения механических свойств при ударе

    Рис. 10. Технологическая проба на загиб

    Рис. 11. Технологическая проба еварных швов

    Рис. 12. Проба на осадку в холодном состоянии

    Рис. 13. Проба на загиб трубы

    Рис. 14. Проба на перегиб проволоки

    В качестве примеров приведем следующие технологические пробы:
    1. Проба на загиб в холодном и нагретом состоянии. Схематически она показана на рис. 10. Загиб может производиться до определенного угла, либо до параллельности сторон, либо до соприкосновения сторон. Металл, выдерживающий пробу, не должен иметь трещин. Такая проба определяет способность металла принимать заданный по размерам и форме загиб.
    2. Испытание на загиб сварных швов определяет качество сварного шва. Испытание производят до появления первых трещин. Угол загиба а характеризует качество сварки. Чем больше угол, тем сварка более качественная.
    3. Проба на осадку в холодном состоянии позволяет определять способность металла к заданной по размерам и форме деформации сжатия. Образец считается выдержавшим пробу, если при осадке до заданной высоты h в нем не появились трещины или изломы.
    4. Проба на загиб трубы в холодном и горячем состоянии выявляет способность металла трубы принимать заданный по размерам и форме загиб. Испытание состоит в загибе заполненного сухим песком или канифолью отрезка трубы на 90° вокруг оправки. После загиба труба не должна иметь трещин, волосовин, надрывов, расслоений.
    5. Проба на перегиб проволоки производится с целью выявления способности проволоки выдерживать повторный загиб. Число перегибов до разрушения свидетельствует о способности металла выдерживать многократные перегибы.
    6. Проба на навивание проволоки.

    Источник: pereosnastka.ru

    Механические свойства и методы их определения (стр. 1 из 3)

    Механические свойства и методы их определения

    Механические свойства материалов определяют на специальных образцах.

    Наиболее распространенными механическими характеристиками являются: твердость , пределы прочности и упругости , ударная вязкость

    Испытания выполняются на раз­рывных машинах с использованием специальных образцов. Деформация может быть упругой или пластической . Упругая деформация полностью снимается (исчезает) после снятия
    нагрузки. Пластическая деформация не исчезает после снятия нагрузки (согните алюминиевую проволоку, после того как нагрузка снята, проволока не разгибается — она пластически деформирована).

    При этом определяются: предел прочности (sв) — напряжение, при котором происходит разрушение образца

    Твердость характеризует сопротивление материала большим пластическим деформациям.

    Наиболее распространенные методы определения твердости связаны с внедрением специального тела, называемого индентором, в испытуемый материал с таким усилием, чтобы в материале остался отпечаток индентора.

    Вдавливание шарика происходит при постоянной нагрузке, в результате на поверхно­сти образца образуется отпечаток в виде сферической лунки.

    Диаметр отпечатка измеряется в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью микроскопа Бринелля — это лупа со шкалой.

    Принципиальное отличие этого метода от рассмотренного ранее заключается в том, что твердость определяется не площадью поверхности отпечатка индентора, а глубиной его проникновения в исследуемый образец.

    В качестве индентора используют алмазный конус при испытаниях твердых материалов и стальной закаленный шарик при испытаниях мягких материалов. Значения твердости обозначаются: HRC — алмазный конус, нагрузка 150 кгс; HRA — алмазный конус, нагрузка 60 кгс; HRB — шарик (например, 90 HRA). Шкала по измерению твердости HRC изменена в связи с изменением эталона, поэтому в измеряемые значения следует вносить поправку.

    Значения твердости в единицах HRC примерно в 10 раз меньше, чем в единицах НВ, т.е. твердость 30 HRC примерно соответ­ствует 300НВ.

    Метод основан на вдавливании четырехгранной алмазной пирамидки с углом между противоположными гранями, равным 136°. Твердость (она обозначается HV ) определяется отношением нагрузки к площади поверхности отпечатка.

    Значения твердости по Бринеллю и Виккерсу практически равны.

    При измерении твердости по Шору груз вместе с укрепленным на нем индентором (обычно это стальной шарик) падает с высоты на образец перпендикулярно его поверхности. Твердость по Шору определяется по высоте отскока шарика(груз с инден­тором).

    Определение ударной вязкости и вязкости разрушения

    Для определения ударной вязкости используют образцы с надрезом, который служит концентратором напряжений. Образец устанавливают на маятниковом копре так, чтобы удар маятника происходил против надреза, раскрывая его. Маятник поднимают на высоту, при падении он разрушает образец, поднимаясь на высоту(так как часть запасенной при подъеме работы тратится на разрушение образца).

    Ударная вязкость — это относительная работа разрушения, т.е. работа, отнесенная к площади образца до разрушения.
    Вязкость разрушения. Более полную информацию о вязкости металлов дают испытания на вязкости разрушения.

    Читать еще:  Dremel versatip как заправлять

    Сплавы с содержанием углерода (С) до 2,14% называются сталями.

    Стали классифицируются по химическому составу, способу производства, качеству, степени раскисления, назначению, структуре

    По хим. Составу стали классифицируются на углеродистые и легированные.
    Углеродистые делятся на: низкоуглеродистые – до 0,25% С,
    среднеуглеродистые – 0,25-0,6% С,
    высокоуглеродистые – более 0,6% С.
    По содержанию легирующих элементов делятся:
    низколегированные – до 2,5% лиг. эл.,
    среднелегированные – 2,5-10% лиг. эл.,
    высоколегированные – долее 10% л. э.

    По способу производства различают:
    конверторные,
    мартеновские,
    электростали,
    стали особым методом выплавки.

    По назначению стали классифицируются:
    конструкционные,
    инструментальные,
    строительные,
    стали специального назначения с особыми свойствами.

    По качеству различают:
    обыкновенного качества,
    качественные,
    высококачественные,
    особовысококачественные.
    Качество стали зависит от вредных примесей, преимущественно от (серы, фосфора)

    Качество углеродистых сталей отражается в маркировки.
    Стали обыкновенного качества маркируют буквами Ст (Ст3).
    В конце маркировки высококачественных сталей ставится буква А (У10А).

    Все легированные стали производят как минимум качественными (10, 20, 45 — % С в 0,00).

    Для производства особовысококачественных сталей применяют специальные виды улучшающие обработку, которые могут указываться в маркировках сталей.
    ВИ (ВИТ) – переплавка в вакуумных индукционных печах,
    ВД (ВДП) – переплавка в вакуумных дуговых печах,
    Ш (ЭМП) – электрошлаковый переплав,
    ШД – вакуумный дуговой переплав сталей после электрошлакового переплава,
    ОДП – обычная дуговая переплавка,
    ПДБ – плазменно-дуговая переплавка.

    По степени раскисления различают:
    спокойную (ст) которая раскислена марганцем. Кремнием и алюминием.
    полуспокойную (пс) раскислена марганцем и алюминием.
    кипящую (кп) раскисляется марганцем.

    В ГОСТах маркировка сталей принято следующее комбинация, чисел и букв.
    Первая цифра в маркировки указывает на содержание углерода в стали:
    если цифра однозначная то в 0,0%,
    если цифра двухзначная то в 0,00%,
    если цифра не указана то

    1%.
    ПРИМЕР 9ХС – 0,9% углерода

    Для обозначение легирующих элементов входящих в состав стали каждому из них присвоена своя буква:

    Н-никель, Д-медь, А-азот, Х-хром, Р-бор, П-фосфор, К-кобальт, Б-ниобий, М-малибден, Ц-цирконий, Т-титан, Г- марганец, С-кремний, Ф-ванадий, Ю-алюминий, В-вольфрам.

    Цифры идущие после букв, указывают среднее содержание данного легирующего элемента в %. Если цифры нет то легирующего элемента

    Пример:
    9ХС — 0,9% угл.,1% хрома,1% кремния.
    Х12 – 1% угл., 12% хрома.

    Степень раскисления сталей обозначается буквами в конце маркировки стали: СП — спокойная, ПС — полуспокойная, КП – кипящая.

    Для некоторых сталей употребляется специальное условное обозначение:

    Р – быстрорежущая сталь, цифра за которой указывается содержание вольфрама в % (Р18-быстрорежущая сталь с 18% вольфрама),
    маркировка шарикоподшипниковых сталей начинается с буквы Ш и последующей цифры указывающей на содержание хрома в 0,0% (ШХ15 – шарикоподшипниковая сталь 1,5% хрома)

    Углеродистые стали обыкновенного качества – Ст0, Ст1, Ст2, Ст3, СТ3Г, …- используется для металлоконструкций слабонагруженных.
    Углеродистые конструкционные качественные стали – 08, 10, 15, 20, 25, 30, …85 – винты, гайки, болты.
    Автоматные стали – А11,А20,А30,АС40 (С — свинец, Е — селен ) изделия не ответственные изготавливаются на автоматах.

    Углеродистые инструментальные стали – У7, У8, У9, …У13.
    Высококачественные – У7А, …У13А.
    Легированные стали –
    ст. средней прочности 15ХР,20ХМ и т.п.
    ст. повышенной прочности – 12Х2Н3А, 18Х2НМА изготавливают поршневые кольца
    Улучшаемые стали – 30Х,40Х, 50Х изготавливают коленчатые валы.
    Хромокремнемарганцевые стали – 30ХГСА автомобильное производство.
    Хромоникелевые стали – 40ХН шест-ни

    Хромоникельмолибденовые стали – 40ХНМА, 38ХНЗМФА изготавливают сильно нагруженные детали.
    Высокопрочные стали – 30ХГСНА, 30Х5МСФА.
    Рессорно-пружинистые стали – 55С2, 60С2А, 70С3А изготавливают пружины вагонов, автомобильные рессоры.
    Шарикоподшипниковые стали – ШХ15, ШХ15СГ изготавливают траки гусеничных танков, крестовины рельс.

    Инструментальные стали – 9ХС, ХВГС, ХВ2, ХВ4 изготавливают плашки, протяжки.
    Быстрорежущие стали – Р18, Р6М5, 10Р6М5 крупногабаритный инструмент работающий с знакопеременными нагрузками.
    Стали специального назначения – 12Х13, 30Х13,12Х18Н10Т изготавливают лопатки турбин, хирургический инструмент.
    Жаростойкие стали – 15Х5, 12Х17, 15Х28, 25Х2М1
    A используются в котлостроительстве.

    Чугун — классификация и маркировка

    В зависимости от степени графитизации, обусловливающей вид излома, — на серый, белый и половинчатый (или отбелённый).
    В зависимости от формы включений графита — на чугун с пластинчатым, шаровидным (высокопрочный чугун), вермикулярным и хлопьевидным (ковкий чугун) графитом.
    в зависимости от характера металлической основы — на перлитный, ферритный, перлитно-ферритный, аустенитный, бейнитный и мартенситный

    В зависимости от назначения — на конструкционный и чугун со специальными свойствами; по химическому составу — на легированные и нелегированные.
    Серый чугун — наиболее широко применяемый вид чугуна (машиностроение, сантехника, строительные конструкции) имеет высокий коэффициент поглощения колебаний при вибрациях деталей (в 2-4 раза выше, чем у стали).

    Белый Чугун представляет собой сплав, в котором избыточный углерод, не находящийся в твёрдом растворе железа, присутствует в связанном состоянии в виде карбидов железа Fe3C (цементит)
    Белый чугун вследствие низких механических свойств и хрупкости имеет ограниченное применение для деталей простой конфигурации, работающих в условиях повышенного абразивного износа

    Половинчатый чугун содержит часть углерода в свободном состоянии в виде графита, а часть — в связанном в виде карбидовека. Применяется в качестве фрикционного материала, работающего в условиях сухого трения (тормозные колодки), а также для изготовления деталей повышенной износостойкости (прокатные, бумагоделательные, мукомольные валки).

    Источник: mirznanii.com

    Механические свойства металлов, определяемые при статических испытаниях. Основные понятия, методы определения

    Статические испытания. Виды статических испытаний

    Во многих случаях металлические материалы в конструкциях работают под статическими нагрузками. Поэтому для оценки механических свойств широко используются статические испытания, которые проводятся с применением разных схем напряженного состояния в образце. К основным разновидностям статических испытаний относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

    Статические испытания осуществляются путем плавного возрастающего нагружения стандартного образца вплоть до его полного разрушения. Скорость деформации составляет от 10 -4 до 10 -1 с -1 . При этом в любой момент можно определить с достаточной точностью значения усилия, приложенного к образцу с помощью преобразователя силы, а также измерить деформацию при помощи преобразователя перемещения или деформации.

    По способу приложения нагрузок различают следующие статические испытания:

    Соотношение между напряжением и деформацией для материалов часто исследуют, проводя испытания на растяжение, и при этом получают диаграмму растяжения — график, по горизонтальной оси которого откладывается деформация, а по вертикальной — напряжение (рис. 1.1).

    Рис. 1.1 Диаграммы растяжения

    При растяжении поперечное сечение образца уменьшается (а длина увеличивается), напряжение обычно вычисляют, относя силу к исходной площади поперечного сечения, а не к уменьшенной, которая давала бы истинное напряжение. При малых деформациях это не имеет особого значения, но при больших может приводить к заметной разнице. На рис. 1.1 представлены кривые деформация — напряжение для двух материалов разной пластичности: сравнительно хрупкого (штриховая линия) и более пластичного (сплошная линия). Пределы текучести обоих металлов почти совпадают. Более хрупкий металл разрушается по достижении своего предела прочности при растяжении, а более пластичный — пройдя через свой предел прочности. (Пластичность — это способность материала удлиняться без разрушения, но и без возврата к первоначальной форме после снятия нагрузки.) Начальный линейный участок как одной, так и другой кривой заканчивается в точке предела текучести, где начинается пластическое течение. Для менее пластичного материала высшая точка диаграммы, его предел прочности на растяжение, соответствует разрушению. Для более пластичного материала предел прочности на растяжение достигается тогда, когда скорость уменьшения поперечного сечения при деформировании становится больше скорости деформационного упрочнения. На этой стадии в ходе испытания начинается образование «шейки» (локальное ускоренное уменьшение поперечного сечения). Хотя способность образца выдерживать нагрузку уменьшается, материал в шейке продолжает упрочняться. Испытание заканчивается разрывом шейки.

    Типичные значения величин, характеризующих прочность на растяжение ряда сплавов, представлены в табл. 1.1. Нетрудно видеть, что эти значения для одного и того же материала могут сильно различаться в зависимости от обработки.

    Таблица 1.1 Значения величин, характеризующих прочность на растяжение ряда сплавов

    Металлы и сплавы

    Предел текучести, МПа

    Предел прочности на растяжение, МПа

    Малоуглеродистая сталь (0,2% С)

    Среднеуглеродистая сталь (0,4% С, 0,5%Mn)

    Упрочненная и отпущенная

    Высокопрочная сталь (0,4% С, 1,0% Mn, 1,5% Si, 2,0% Cr, 0,5% Мo)

    Упрочненная и отпущенная

    Испытание на растяжение.

    Испытание на одноосное растяжение — наиболее распространенный вид испытаний для оценки механических свойств металлов и сплавов — сравнительно легко подвергаются анализу, позволяют по результатам одного опыта определять сразу несколько важных механических характеристик материалов, являющихся критерием его качества и необходимых для конструкторских расчетов.

    Методы испытаний на растяжение стандартизованы. Имеются отдельные стандарты на испытания при комнатной температуре (ГОСТ 1497), при повышенных до 1473 К (ГОСТ 9651) и пониженных от 273 до 173 К (ГОСТ 11150) температурах.

    Образцы и машины для испытаний на растяжение.

    Для испытаний на растяжение используют образцы с рабочей частью в виде цилиндра (цилиндрические образцы) или стержня с прямоугольным сечением (плоские образцы). Помимо основной рабочей части, большинство образцов имеет головки различной конфигурации для крепления в захватах.

    Основные размеры образца рис. 1.2:

    • 1) рабочая длина l — часть образца между его головками или участками для захвата с постоянной площадью поперечного сечения;
    • 2) начальная расчетная длина lо — участок рабочей длины, на котором определяется удлинение;
    • 3) начальный диаметр рабочей части dо для цилиндрических или начальная толщина ао и ширина bo рабочей части для плоских чертежей.

    Рис. 1.2 Образец для испытания на одноосное растяжение

    Машины для испытаний на растяжение разнообразны. Многие из них универсальны и могут быть использованы при проведении других статических испытаний. Современные машины высшего класса представляют собой сложные автоматизированные устройства, они оснащаются ЭВМ, которые позволяют проводить расчет любых характеристик свойств в процессе испытаний или сразу по его окончании.

    Упругие и пластические свойства при сжатии обычно весьма сходны с тем, что наблюдается при растяжении (рис. 1.3). Кривая соотношения между условным напряжением и условной деформацией при сжатии проходит выше соответствующей кривой для растяжения только потому, что при сжатии поперечное сечение образца не уменьшается, а увеличивается. Если же по осям графика откладывать истинное напряжение и истинную деформацию, то кривые практически совпадают, хотя при растяжении разрушение происходит раньше.

    Рис. 1.3. Диаграммы растяжения и сжатия

    Схема одноосного сжатия характеризуется большим коэффициентом мягкости (а = 2) по сравнению с растяжением (а = 0,5), поэтому испытаниям на сжатие целесообразно подвергать относительно хрупкие материалы. На практике по этим испытаниям оценивают свойства чугуна и других хрупких сплавов.

    Схема испытания на сжатие и геометрия используемых образцов показаны на рис. 1.4 Испытания проводят на тех же машинах, что и растяжение. Образец устанавливают на опорную плиту в нижнем захвате и сжимают подвижным захватом. Для устранения перекоса образца усилие сжатия следует передавать на него с помощью какого-либо направляющего приспособления, например шарового вкладыша в верхнем захвате (рис. 1.4,а).

    Рис. 1.4 Схема (а) и формы образцов (б — г) для испытания на сжатие

    По мере сжатия на торцовых поверхностях образца возникают силы трения, направленные по радиусам к его центру и препятствующие деформации в горизонтальном направлении. В результате образец приобретает характерную бочкообразную форму (рис. 1.4,а), а схема напряженного состояния усложняется и становится различной в разных точках образца. В точках 1 и 2, например, возникает схема объемного сжатия, а в точке 3— разноименное плоское напряженное состояние. Неоднородность напряженного состояния образца в практике не учитывают, рассчитывая прочностные характеристики при сжатии по тем же формулам, что и при растяжении. Это придает дополнительную условность определяемым свойствам. Поэтому стараются уменьшить силы трения на опорных поверхностях образца, что достигают обычно одним из следующих способов или их сочетанием:

    • 1. введением различных смазок (вазелин, солидол) и прокладок (тефлон, пропитанная парафином фильтровальная бумага) между торцовыми поверхностями образца и опорными плитами;
    • 2. использованием подкладок и образцов с конической поверхностью на торцах (рис. 1.4, в). Углы конусности Ј подбирают так, чтобы tg Ј был равен коэффициенту трения;
    • 3. помимо конусности, в образце делают центральное отверстие, устраняющее концентрацию напряжений у острия конуса (рис. 1.4, г).
    Читать еще:  Как правильно работать разверткой

    Но полностью устранить контактные силы трения и обеспечить в течение всего испытания линейное напряженное состояние в образце не удается. Это принципиальный недостаток испытаний на сжатие.

    Чем меньше отношение высоты образца к диаметру, тем сильнее контактное трение влияет на результаты испытаний. С этих позиций следовало бы проводить испытания на возможно более длинных образцах. Но при сжатии длинных образцов трудно избежать их продольного изгиба. Как показывает опыт, оптимальной для цилиндрического образца является величина отношения h/d в пределах 1-3.

    Для определения модуля нормальной упругости при сжатии, пределов упругости и пропорциональности иногда используют плоские образцы в виде пластин толщиной 2—5 мм, длиной 100 и шириной 20 мм. Они испытываются в специальных приспособлениях, обеспечивающих их продольную устойчивость.

    Значения прочностных характеристик при сжатии, особенно предела прочности, обычно значительно выше, чем при растяжении. Например, по данным Е. М. Савицкого, предел прочности, МПа, редкоземельных металлов при сжатии в 2—3 раза выше, чем при растяжении, что видно из следующих данных:

    Таблица 1.2 Предел прочности, МПа, редкоземельных металлов при сжатии

    Схемы сжатия используют в технологических пробах для оценки деформационной способности полуфабрикатов и изделий. Стандартизованы пробы на осадку (ГОСТ 8817—73) и расплющивание (ГОСТ 8818—73). С их помощью по появлению трещин определяют годность или негодность материала после деформации сжатием на заданную величину.

    Испытания на изгиб

    Применение испытаний на изгиб обусловлено широкой распространенностью этой схемы нагружения в реальных условиях эксплуатации и большей ее мягкостью по сравнению с растяжением, что дает возможность оценивать свойства материалов, хрупко разрушающихся при растяжении. Испытания на изгиб удобны для оценки температур перехода из хрупкого состояния в пластичное. При испытаниях на изгиб применяют две схемы нагружения образца, лежащего на неподвижных опорах:

    • 1. нагрузка прикладывается сосредоточенной силой на середине расстояния между опорами;
    • 2. нагрузка прикладывается в двух точках на одинаковом расстоянии от опор.

    Экспериментально первую схему реализовать гораздо проще, поэтому она и нашла наибольшее распространение. Следует учитывать, что вторая схема «чистого изгиба» во многих случаях обеспечивает более надежные результаты, поскольку здесь максимальный изгибающий момент возникает на определенном участке длины образца, а не в одном сечении, как при использовании первой схемы.

    В изгибаемом образце создается неоднородное напряженное состояние, зависящее от геометрии образца и способа нагружения. При чистом изгибе узких образцов с прямоугольным сечением напряженное состояние в каждой точке можно считать линейным. В широких образцах (с отношением ширины к высоте сечения более трех) при обеих схемах изгиба создается двухосное напряженное состояние из-за затруднения поперечной деформации. Нижняя часть образца оказывается растянутой, верхняя — сжатой. К тому же напряжения, связанные с величиной изгибающего момента, различны по длине и сечению образца. Максимальные напряжения возникают вблизи поверхности. Все это затрудняет оценку средних истинных напряжений и деформаций, строго характеризующих механические свойства при изгибе.

    Образцы для испытаний на изгиб не имеют головок. Это еще одно преимущество по сравнению с растяжением, так как изготовление образцов с головками, особенно из хрупких материалов, значительно сложнее. На изгиб испытывают прямоугольные или цилиндрические стержни. Для определения свойств отливок из чугуна используют цилиндрические образцы диаметром 30±1 и длиной 340 или 650 мм (при растяжении между опорами 300 и 600 мм соответственно). Для исследовательских целей испытания на изгиб обычно ведут на цилиндрических образцах с d = = 2-10 мм и расстоянием между опорами l > d или плоских образцах с высотой b=1-3, шириной h=3-15 мм и t?10h. Для оценки характеристик конструкционной прочности рекомендуется применять образцы большого сечения до 30Ч30 мм.

    Испытания на изгиб можно проводить на любой универсальной испытательной машине, используемой для испытаний на растяжение. Образец устанавливают на опорную плиту в нижнем захвате и деформируют изгибающим ножом, крепящимся в верхнем захвате машины. Для уменьшения трения опоры, на которых лежит образец, часто делают из роликоподшипников. Образец изгибается при опускании верхнего или подъеме нижнего захвата.

    Простота испытания на изгиб и наглядность получаемых при этом характеристик пластичности привели к разработке ряда технологических проб, которые применяются в заводских условиях. Задача всех этих проб — оценить пластичность деформированных полуфабрикатов, отливок и изделий (листов, труб, проволоки и др.). ГОСТ 14019— 80 «Методы испытаний на изгиб» предусматривает изгиб сосредоточенной силой плоских образцов из проката, поковок и отливок, помещаемых на две опоры. Критерием годности продукции может быть: а) заданный угол загиба образцов Я (см. рис. 1.6, б) появление первой трещины после загиба на угол Я, равный или больший заданного; в) возможность загиба пластины до параллельности (см. рис. 1.6, в) или соприкосновения сторон (см. рис. 1.6, г). Существуют также пробы на перегиб листа, ленты и проволоки, в которых фиксируют заданное число перегибов либо количество перегибов, после которых появились трещины или образец разрушился.

    Рис. 1.6 Технологическая проба на изгиб: а — образец перед испытанием; б — загиб до определенного угла; в — загиб до параллельности сторон; г — загиб до соприкосновения сторон.

    Источник: studwood.ru

    Механические свойства металлов и методы их определения

    Характеристика основных механических свойств металлов. Испытания на растяжение, характеристики пластичности (относительное удлинение и сужение). Методы определения твердости по Бринеллю, Роквеллу, Виккерсу; ударной вязкости металлических материалов.

    Рубрика Производство и технологии
    Вид реферат
    Язык русский
    Дата добавления 09.06.2012

    МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

    Механические свойства определяют способность металлов сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). Они зависят от химического состава металлов, их структуры, характера технологической обработки и других факторов. Зная механические свойства металлов, можно судить о поведении металла при обработке и в процессе работы машин и механизмов.

    К основным механическим свойствам металлов относятся прочность, пластичность, твердость и ударная вязкость.

    Прочность — способность металла не разрушаться под действием приложенных к нему внешних сил.

    Пластичность — способность металла получать остаточное изменение формы и размеров без разрушения.

    Твердость — способность металла сопротивляться вдавливанию в него другого, более твердого тела.

    Ударная вязкость — степень сопротивления металла разрушению при ударной нагрузке.

    Механические свойства определяют путем проведения механических испытаний.

    1. Испытания на растяжение

    Этими испытаниями определяют такие характеристики, как пределы пропорциональности, упругости, прочности и пластичность металлов. Для испытаний на растяжение применяют круглые и плоские образцы (рисунок 2.1, а, б), форма и размеры которых установлены стандартом. Цилиндрические образцы диаметром d = 10 мм, имеющие расчетную длину l = 10d, называют нормальными, а образцы, у которых длина l = 5d, — короткими. При испытании на растяжение образец растягивается под действием плавно возрастающей нагрузки и доводится до разрушения.

    Разрывные машины снабжены специальным самопишущим прибором, который автоматически вычерчивает кривую деформации, называемую диаграммой растяжения. Диаграмма растяжения в координатах «нагрузка Р — удлинение ?l» отражает характерные участки и точки, позволяющие определить ряд свойств металлов и сплавов (рисунок 2.1). На участке 0 — Рпц удлинение образца увеличивается прямо пропорционально возрастанию нагрузки. При повышении нагрузки свыше Рпц, на участке Рпц — Pупр прямая пропорциональность нарушается, но деформация остается упругой (обратимой). На участке выше точки Pvпр возникают заметные остаточные деформации, и кривая растяжения значительно отклоняется от прямой. При нагрузке Рт появляется горизонтальный участок диаграммы — площадка текучести Т-Т 1 , которая наблюдается, главным образом, у деталей из низкоуглеродистой стали. На кривых растяжения хрупких металлов площадка текучести отсутствует. Выше точки Рт нагрузка возрастает до точки А, соответствующей максимальной нагрузке Рв, после которой начинается ее падение, связанное с образованием местного утонения образца (шейки). Затем нагрузка падает до точки В, где и происходит разрушение образца. С образованием шейки разрушаются только пластичные металлы.

    а, б — стандартные образцы для испытания на растяжение;

    в — диаграмма растяжения образца из пластичного материала

    Рисунок 2.1 — Испытание на растяжение

    Усилия, соответствующие основным точкам диаграммы растяжения, дают возможность определить характеристики прочности, выраженные в мегапаскалях, МПа, по формуле

    где уi — напряжение, МПа;

    Pi — соответствующая точка диаграммы растяжения, Н;

    F — площадь поперечного сечения образца до испытания, мм 2 .

    Предел пропорциональности упц — это наибольшее напряжение, до которого сохраняется прямая пропорциональность между напряжением и деформацией:

    где Pпц — напряжение, соответствующее пределу пропорциональности, Н.

    Предел упругости уупр — напряжение, при котором пластические деформации впервые достигают некоторой малой величины, характеризуемой определенным допуском (обычно 0,05 %):

    где Pупр — напряжение, соответствующее пределу упругости, Н.

    Предел текучести физический ут — напряжение, начиная с которого деформация образца происходит почти без дальнейшего увеличения нагрузки:

    где Pт — напряжение, соответствующее пределу текучести, Н.

    Если площадка текучести на диаграмме растяжения данного материала отсутствует, то определяется условный предел текучести у0,2 — напряжение, вызывающее пластическую деформацию, равную 0,2 %.

    Предел прочности (временное сопротивление) ув — напряжение, равное отношению наибольшей нагрузки, предшествующей разрушению образца, к первоначальной площади его сечения:

    где Pв — напряжение, соответствующее пределу прочности, Н.

    По результатам испытания на растяжение определяют характеристики пластичности металлов.

    Показатели пластичности металлов — относительное удлинение и относительное сужение — рассчитывают по результатам замеров образца до и после испытания.

    Относительное удлинение д находится как отношение увеличения длины образца после разрыва к его первоначальной расчетной длине, выраженное в процентах:

    где lk — длина образца после разрыва, мм;

    l — расчетная (начальная) длина образца, мм.

    Относительное сужение ш определяется отношением уменьшения площади поперечного сечения образца после разрыва к первоначальной площади его поперечного сечения, выраженным в процентах:

    где F — начальная площадь поперечного сечения образца;

    Fк — площадь поперечного сечения образца в месте разрушения.

    2. Методы определения твердости

    Наиболее распространенным методом определения твердости металлических материалов является метод вдавливания, при котором в испытуемую поверхность под действием постоянной статической нагрузки вдавливается другое, более твердое тело (наконечник). На поверхности материала остается отпечаток, по величине которого судят о твердости материала. Показатель твердости характеризует сопротивление материала пластической деформации, как правило, большой, при местном контактном приложении нагрузки.

    Твердость определяют на специальных приборах — твердомерах, которые отличаются друг от друга формой, размером и материалом вдавливаемого наконечника, величиной приложенной нагрузки и способом определения числа твердости. Так как для измерения твердости испытывают поверхностные слои металла, то для получения правильного результата поверхность металла не должна иметь наружных дефектов (трещин, крупных царапин и т. д.).

    Измерение твердости по Бринеллю. Сущность этого способа заключается в том, что в поверхность испытуемого металла вдавливается стальной закаленный шарик диаметром 10, 5 или 2,5 мм в зависимости от толщины образца под действием нагрузки, которая выбирается в зависимости от предполагаемой твердости испытуемого материала и диаметра наконечника по формулам: Р = 30D 2 ; Р = 10D 2 ; Р = 2,5D 2 (таблица 2.1).

    Таблица 2.1 — Выбор диаметра шарика D и нагрузки Р

    Источник: stud.wiki

  • Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector