Определение характеристик материала при испытании на растяжение

1. Определение характеристик материалапри испытании на растяжение

Для таких материалов, как чистый алюминий, AlMg₃. армко-железо, стали марок CI5, С45, С60, а также чугун с пластинчатым и шаровидным графитом из опытов на растяжение можно опреде­лить обычные характеристики, например предел текучести, пре­дел прочности, относительное удлинение и относительное сужение при разрыве, а для полиэтилена — предел текучести, предел прочности, прочность в момент разрыва и удлинение при разрыве.

Следует снять диаграмму растяжения, изучить вид излома исследованных материалов и рассмотреть их вместе с установлен­ными механическими свойствами.

Приборы и принадлежности

Испытательная машина на растяжение (максимальная необхо­димая испытательная нагрузка F_max = 200 кН при площади по­перечного сечения образца не более 200 мм 2 ); зажимы для крепле­ния образцов различной формы и размеров при испытании; уст­ройство для снятия диаграмм растяжения с регулируемым увели­чением; делительная машина для нанесения каротажных реперов при измерениях удлинения; штангенциркуль; микрометрический винт; секундомер.

Основы испытания на растяжение

При испытании на растяжение образец определенной формы и размеров из того или иного материала прочно закрепляется своими концами в захватах испытательной машины и подвергается непрерывному плавному постоянно возрастающему растяжению вплоть до разрушения. При этом регистрируется зависимость между растягивающей нагрузкой и удлинением образца в виде диаграммы растяжения. В соответствии с этим при испытании на растяжение интерес прежде всего представляют такие измеряемые величины, как сила и удлинение (деформация),

Точное и воспроизводимое определение этих величин (сила -удлинение) требует точно работающих испытательных машин и устройств для измерения деформации; проведения испытаний на стандартных образцах и соблюдения соответствующих инструк­ций но проведению испытаний.

Образцы для испытаний па растяжение

Испытание на растяжение проводится, как правило, на образ­ках с гладкими зажимными головками (плоскими или круглыми) s сочетании с клиновыми зажимными приспособлениями (рис, 16, образцы а и д).

Рнс 1В. Образцы типов I и -2 для испытание пластмасс на растяжение

предела текучести) или для испыта­ний при низких или повышенных температурах используют образцы с резьбовой головкой, головкой с буртиком или конусной головкой (рис, 1, образцы б, в и з).

В отдельных случаях допустимо использование специальных образ­цов. На хрупких материалах (пла­стинчатый чугун) удлинение не измеряют, а используют короткие массивные образцы (рис. 17, а).

Для испытания наплавленного металла и сварного соединения применяются образцы, представленные на рис. 17, б и о,

При испытании пластиков используются два типа образцов (рис. 18):

1) для материалов с большим удлинением (например, поли­этилена);

2'] для материалов с малым удлинением (например, термореак-тирных пластмасс).

Графическое изображение зависимости между растягивающей нагрузкой (напряжением) и удлинением (растяжением) позволяет сравнить свойства материалов или их состояния и дает сведения о поведении материала в упругой (важной для строительных конструкций) и пластичной (важной для пластической деформации) областях.

Кроме того, из диаграммы растяжения можно определить большое число характеристик. Условием для этого является точ­ная регистрация кривой напряжение—удлинение. В связи с этим становится понятным, почему требования к точности регистрации результатов измерения постоянно возрастают.

Диаграммы растяжения, снятые с помощью обычных реги­стрирующих приборов, которые установлены на испытательных машинах старой конструкции, позволяют точно определить только предел прочности и при соответствующих условиях предел текучести.

Предел текучести, модуль 1C нга F (модуль упругости I рода) и параметры растяжения (относительное и пропорциональное удлинения) можно определить по диаграммам растяжения только в том случае, когда они надежны и хорошо поддаются анализу.

В большинстве испытательных машин регистрирующее устрой­ство установлено таким образом, что перо самописца, связанное с механическим силоизмерителем, фиксирует изменение силы в направлении оси у (у машин с электронным силоизмерителем на самописец подается напряжение, пропорциональное приложен­ной силе); изменение длины образца представлено на оси х.

Для определения изменения длины образца в процессе дефор­мации на практике применяются два способа:

1) .косвенное измерение удлинения образца по перемещению
траверсы испытательной машины;

2) непосредственное измерение удлинения образца с помощью
индуктивного датчика перемещения, установленного прямо на
образце.

Барабан, приводящий в движение диаграммную бумагу, при косвенном измерении удлинения связан с траверсой испытатель­ной машины, а при непосредственном — с индуктивным измери­тельным датчиком. При косвенном измерении полное удлинение образца определяют как путь, который траверса испытательной машины проходит до его разрушения. Однако это перемещение траверсы можно лишь условно принять равным удлинению об­разца, поскольку в результат измерения входят деформация станины испытательной машины, элементов силоизмерителя, за­жимов для крепления образца, а также деформация образца на участке вне измеряемой длины. Влияние способа измерения деформации на диаграмму растяжения углеродистой стали очень наглядно показано на рис. 19.

Поэтому для точных измерений удлинение всегда следует опре­делять непосредственно на образце. Устройства для прямого

Рис. 22. Типичные диаграммы растяжения различных материалов:

ct — углеродистая сталь; б — аустенитнал сталь; в — медь холоднодеформированная (1) и рекристаллизованная (2); г — твердый поливинил хлор ид; д — углеродистая сталь закаленная (3); улучшенная (4) и нормали­зованная (5); е — чугун с шаровидным гра­фитом (б], с пластинчатым грнфитом (7), фер-ритный ковкий чугун (S); ок — синтетиче­ский каучук;. — сталь марки С15 (9), се­рый чугун (10), алюминий (11)

измерения деформации почти всегда работают с индук­тивными измерительными системами. Усиление изме­рительного сигнала в 10— 2000 раз позволяет получать диаграммы растяжения ма­териалов, имеющих даже незначительное удлинение.

Другим способом определе­ния удлинения образца яв-•

Реферат: Испытание материалов на растяжение и сжатие

Испытания материалов на растяжение и сжатие

При проектировании строительных конструкций, машин и механизмов инженеру необходимо знать значения величин, характеризующих прочностные и деформативные свойства материалов. Их можно получить путем механических испытаний, проводимых в эксперименталь­ных лабораториях на соответствующих испытательных машинах. Таких испытаний проводится много и самых различных, например испытания на твердость, сопротив­ляемость ударным и переменным нагрузкам, противодействие высоким температурам и т.д.

Испытания на растяжение

Наибольшую информацию о механических свойствах металлов можно получить из статических испытаний на растяжение. Испытания прово­дятся в соответствии с ГОСТ 1497—84.

Для испытания на растяжение применяют образцы специальной формы — цилиндрические или плоские (рис. 1).

Образцы имеют рабочую часть с начальной длиной l₀ . на которой определяется удлине­ние, и головки с переходным участком, форма и размеры которых зависят от способов их крепления в захватах машины. Различают длинные образцы с отношением l₀ /d₀ = 10 и короткие — l₀ /d₀ = 5. Размеры образцов делают стандартными для того, чтобы результаты испытаний, полученные в разных лабораториях, были сравнимы.

Испытания проводят на разрывных или универсаль­ных машинах. В зависимости от метода приложения нагрузки машины бывают с механическим или гидрав­лическим приводом. Они обычно выпускаются с вертикальным расположением образа. Передача усилия на образец осуществляется через захваты. Для центральной передачи усилия на образец в машинах имеются специ­альные устройства. Все машины снабжены устройством для автоматической записи в определенном масштабе диаграммы растяжения, т. е. графика зависимости меж­ду растягивающей силой F и удлинением образца Δl.

В настоящее время начинают широко применяться испытательные машины нового поколения — универсальные машины с использованием современной микроэлектроники, которая позволяет полностью автоматизировать ход испытаний и управлять им, начиная от пуска машины до вывода полученных результатов измерений на дисплей и графопостроитель.

Испытания на сжатие

Для испытания металлов на сжатие применяется цилиндрические образцы с отноше­нием высоты к диаметру в пределах 1,5. 3, Применение более длинных образцов недопустимо, так гак такие об­разцы могут искривляться и тем самым искажать резуль­таты испытаний. Следует обратить внимание на некото­рую условность получаемых результатов из-за наличия сил трения в опорных поверхностях образца. Поэтому стараются ослабить влияние сил трения введением раз­личных смазок или приданием конусной формы торцевым поверхностям образца.

Испытание на сжатие осуществляется обычно при по­мощи тех же испытательных машин с применением спе­циальных приспособлений (реверсоров).

Диаграммы растяжения пластичных и хрупких материалов

Диаграмма низкоуглеродистой стали

Записанная с по­мощью специального устройства на испытательной машине диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали изображена на рис. 2. Из этой группы сталей наиболь­шее применение для строительных конструкций находит сталь марки Ст3 и Ст3Гпс.

В начальной стадии нагружения до некоторой точки А диаграмма растяжения представляет собой наклонную прямую, что указывает на пропорциональность между нагрузкой и деформацией — справедливость закона Гука. Нагрузка, при которой эта пропорциональность еще не нарушается, на диаграмме обозначена через F_пц и ис­пользуется для вычисления предела пропорциональности:

Пределом пропорциональности σ_пцназывается наибольшее напряжение, до которого существует прямо пропор­циональная зависимость между нагрузкой и деформацией. Для Ст3 предел пропорциональности приблизительно ра­вен σ_пц = 195…200 МПа.

Зона ОА называется зоной упругости. Здесь возникают только упругие, очень незначительные деформации. Данные, характеризующие эту зону, позволяют определить значение модуля упругости Е.

После достижения предела пропорциональности деформации начинают расти быстрее, чем нагрузка, и диаграмма становится криволинейной. На этом участке в не­посредственной близости от точки А находится точка В, соответствующая пределу упругости.

Пределом упругости σ_упназывается максимальное на­пряжение, при котором в материале не обнаруживается признаков пластической (остаточной) деформации.

Предел упругости существует независимо от закона прямой пропорциональности. Он характеризует начало перехода от упругой деформации к пластической.

У большинства металлов значения предела пропорциональности и предела упругости незначительно отлича­ются друг от друга. Поэтому обычно считают, что они практически совпадают. Для стали Ст3 σ_уп = 205. 210 МПа.

При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходят в почти горизонтальный участок CD — площадку текучести. Здесь деформации растут практически без увеличения нагрузки. Нагрузка F_т . соот­ветствующая точке D, используется при определении фи­зического предела текучести:

Физическим пределом текучести σ_тназывается наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки. Для стали Сг3 σ_т =220…250 МПа.

Зона BD называется зоной общей текучести. В этой зоне значительно развиваются пластические деформации. При этом у образца повышается температура, изменяются электропроводность и магнитные свойства.

Образование пластической деформация в отдельных кристаллах образца происходит уже в начальной (упругой) стадии испытания. Однако эти деформации настоль­ко малы, что не обнаруживаются обычными приборами для измерения малых деформаций. С увеличением на­грузки пластическая деформация начинает накапливаться в микрообъемах образца, а с наступлением текучести эти очаги пластической деформации, сливаясь, захватывают уже макрообъемы образца металла. Необратимо деформированные области образца оказывают повышенное со­противление дальнейшему деформированию (материал упрочняется), и поэтому пластические деформации начи­нают развиваться в зонах, еще не подверженных этим деформациям. В дальнейшем пластическая деформация, переходя от одной зоны к другой, распространяется на весь объем рабочей части образца. Особенно наглядно фронт распространения пластической деформации вдоль образца можно наблюдать при испытании плоских полированных образцов. На поверхности таких образцов в момент возникновения очагов пластической деформа­ции появляются темные наклонные полосы, которые, как правило, с осью образца составляют углы, приблизитель­но равные 45° (линии Людерса — Чернова). Эти линии представляют собой микроскопические неровности, воз­никающие вследствие необратимых сдвигов, происходя­щих в кристаллах под действием наибольших касатель­ных напряжений.

Описанные явления вызывают изменение внутренней структуры металла, что приводит к его упрочнению. Диаграмма после зоны текучести снова становится криволинейной. Образец приобретает способность восприни­мать возрастающее усилие до значения F_max — точка Е на диаграмме. Усилие F_max используется для вычисления временного сопротивления:

Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется временным сопротивлением.

Для стали марки Ст3 временное сопротивление σ_в = 370…470 МПа.

Зона DE называется зоной упрочнения. Здесь удлинение образца происходит равномерно по всей его длине, первоначальная цилиндрическая форма образца сохраня­ется, а поперечные сечения изменяются незначительно и также равномерно.

При максимальном усилии или несколько меньшем его на образце в наиболее слабом месте возникает локальное уменьшение поперечного сечения — шейка (а иногда и две). Дальнейшая деформация происходят в этой зоне образца. Сечение в середине шейки продолжа­ет быстро уменьшаться, но напряжения в этом сечении все время растут, хотя растягивающее усилие и убывает. Вне области шейки напряжения уменьшаются, и поэтому удлинение остальной части образца не происходит. Наконец, в точке К образец разрушается. Сила, соответст­вующая точи К, называется разрушающей F_К . а напря­жения — истинным сопротивлением разрыву (истинным пределом прочности), которые равны

где А_K — площадь поперечного сечения в месте разрыва.

Зона ЕК называется зоной местной текучести. Истинные напряжения в момент разрыва (в шейке) в образце из стали Ст3 достигают 900…1000 МПа.

Заметим, что иногда временное сопротивление называют пределом прочности. Строго говоря, такое допусти­мо только в том случае, когда разрыв образца проис­ходит без образования шейки. Это имеет место с хрупкими материалами, например с чугуном. Тогда наиболь­шая нагрузка практически совпадает с моментом раз­рушения и предел прочности оказывается почти равным истинному напряжению при разрыве. У пластичных материалов, например у стали марки Ст3, наибольшее значение нагрузка не соответ­ствует ее значению при разрушении образца и за характеристику прочности (условную) принимается временное сопротивление.

Интересен механизм разрушения образца из низкоуглеродистой стали. Образец разрушается, как правило, с образованием «чашечки» на одной его части и «кону­са» — на другой. Этот излом называют чашечным или изломом «чашечка — конус».

Помимо указанных характеристик прочности определяют характеристики пластичности.

Относительное удлинение после разрыва δ(%) — это отношение приращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальному значению, вычисляемое по формуле:

Заметим, что относительное удлинение после разрыва зависит от отношения расчетной длины образца к его диаметру. С увеличением этого отношения значение δ уменьшается, так как зона шейки (зона местной пластической деформации) у длинных образцов занимает от­носительно меньше места, чем в коротких образцах.

Другой характеристикой пластичности является относительное сужение после разрыва ψ (%), представля­ющее собой отношение уменьшения площади попереч­ного сечения образца в месте разрыва к начальной пло­щади поперечного сечения образца:

Иногда при вычислении значения ψ для цилиндрических образцов пользуются формулой:

Для стали марки Ст3 характеристики пластичности следующие: δ = 25…27% (при испытании коротких образ­цов); ψ=60…70%.

Если образец после нагрузки, соответствующей пре­делу текучести (рис. 3), разгрузить, то процесс разгруз­ки будет изображен линией МО₁ , почти параллельной первоначальному упругому участку диаграммы.

Удлине­ние, полученное образцом до начала разгружения, при разгрузке полностью не исчезает. Оно становится меньше на удлинение Δl_уп упругой части (отрезок О₁ О₂ ). Остаточ­ное удлинение Δl_ост (отрезок ОO₁ ) называется также пла­стическим удлинением. Следовательно, за пределом уп­ругости полное удлинение образца состоит из двух ча­стей — упругой и пластической:

а до предела упругости — только из чисто упругой: Δl_ост = 0 .

Если после разгрузки образца его тут же снова нагру­зить, то процесс повторного нагружения изобразится ли­нией О₁ М. которая почти совпадает с линией МО₁ . описы­вающей процесс нагрузки. При этом линия нагрузки проходит через ту же точку диаграммы, с которой начал­ся процесс разгрузки. Обе линии (разгрузки и нагрузки) образуют петлю — петлю гистерезиса. После полно­го цикла образец возвращается к своему первоначаль­ному состоянию; это явление носит название упругого гистерезиса. Площадь петли гистерезиса соответствует потерям механической энергии за один цикл, которые весьма малы. Эти потери вызываются так называемым внутренним (молекулярным) трением. Силы трения сове­ршают необратимую работу, что приводит к диссипации (рассеянию) механической энергии в виде тепловой энер­гии.

При дальнейшем нагружении (после точки М) кривая продолжается так, как будто не было промежуточной разгрузки. Следовательно, у образца после предварительного деформирования улучшились упругие свойства.

Явление повышения упругих свойств материала в результате предварительного пластического деформирова­ния называется наклепом.

Наклеп наблюдается не у всех материалов и даже не у всех металлов, таких, например, как свинец, олово и др. Оно широко используется в технике (цепи и канаты подъем­ных машин, некоторые виды арматуры железобетонных конструкций, цилиндры гидравлических прессов, турбин­ные диски и другие элементы машин и механизмов).

Условная и истинная диаграммы.

Диаграмма растяже­ния F=f(Δl) (рис. 2) характеризует свойства образ­ца, так как зависит от его размеров. Для оценки механи­ческих свойств материала диаграмму растяжения пере­страивают в координатах «напряжение—деформация»; все ординаты делят на первоначальную площадь попе­речного сечения А₀ , а все абсциссы — на первоначальную длину рабочей части l₀ . В результате получаем диаграммунапряжений σ =f(ε) (рис. 4), которая имеет тот же вид, что и диаграмма F=f(Δl), так как А₀ и l₀ постоянны.

Эта диаграмма является условной, поскольку при ее постро­ении не учитывается изменение значений А₀ и l₀ в процессе испытания. Поэтому определенные ранее пределы пропорциональности и текучести и временное сопротивление являются условными. Истинные же напряжения в каждый момент нагружения будут больше условных.

Условные диаграммы напря­жении используются на практике для определения меха­нических характеристик материалов, а также для опреде­ления модуля упругости Е: E=tg α = σ/ε. т. е. значение модуля упругости есть тан­генс угла наклона прямолинейного участка диаграммы к оси абсцисс.

Диаграмма низколегированной стали.

Диаграмма рас­тяжения низколегированной стали изображена на рис. 5. Аналогичную диаграмму имеют и другие пластич­ные материалы, например красная медь, сплавы алюми­ния.

В начале диаграммы между нагрузкой и деформацией тоже соблюдается прямо пропорциональная зависимость (закон Гука). Точка, где эта зависимость нарушается, соответствует пределу пропорциональности. После точки А прямолинейный участок диаграммы плавно переходит в криволинейный — зону пластических деформаций.

На диаграмме растяжения нет площадки текучести. Поэтому вместо физического предела текучести определяют условный предел текучести σ_0,2 (точка D на рис. 5) — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от рабочей длины образца:

Для определения нагрузки F_0.2 вычисляется значение заданного остаточного удлинения l_0.2 исходя из рабочей длины образца. Отрезок, соответствующий остаточной деформации l_0.2 , откладываем вправо от точки О (на рис. 5 — отрезок ON). Из точки N проводится прямая, параллельная прямой ОА, до пересечения с диаграммой растяжения. Ордината точки пересечения D равна нагруз­ке F_0.2 .

В криволинейной части диаграммы нагрузки увеличиваются вместе с увеличением деформаций, которые про­исходят по всей длине образца. При приближении к мак­симальной нагрузке на образце появляется местное суже­ние — шейка. На диаграмме этому состоянию соответ­ствует точка Е.

После точки Е нагрузка начинает уменьшаться, дефо­рмация образца концентрируется в основном в области шейки. Поперечное сечение шейки уменьшается, и при нагрузке F_k образец разрушается — точка К.

Следует отметить, что участок диаграммы ЕК у низкоуглеродистой стали длиннее, чем у низколегированной. Это указывает на то, что низколегированная сталь об­ладает меньшей пластичностью, поэтому шейка у нее является менее выраженной. Механические же характери­стики прочности выше у низколегированной, чем у низкоуглеродистой стали.

Механизм образования деформации.

Реальные технические металлы и их сплавы состоят из большого числа кристаллических зерен, или кристаллитов, ориентирован­ных произвольным образом. Так, уменьшение размеров зерен приводит к увеличению про­чности на разрыв, а также пластичности и вязкости.

Внутри кристалла находятся атомы металла, располо­женные в определенном порядке. Они образуют более или менее правильную трехмерную кристаллическую решетку.

Между атомами дей­ствуют либо силы притяжения, либо силы отталкивания. Сила взаимодействия между двумя соседними атомами складывается из этих сил. На рис. 6 показана схема распределения сил отталкивания (кривая 1) и притяжения (кривая 2), а также результирующей силы (кривая 3).

При расположении атомов на расстоянии r₀ сила взаимодействия между ними равна нулю и атомы находятся в равновесном положении .

Любая попытка не­значительного перемещения атомов из равновесного положения приводит к возникновению сил, стремящихся вернуть их в прежнее состояние.

При переме­щении атома в новое положение каждый предыдущий атом занимает место последу­ющего, в итоге все атомы перемещаются из своих прежних положений в эквивалентные узлы кристаллической решетки на одно межатомное расстояние. В результате такого необратимого смешения атомов начинается пластическое деформирование.

Пе­ренос вещества, возникающий благодаря пластичности кристаллов, происходит с помощью дислокации, т. е. не­совершенств, дефектов кристаллической решетки в ме­стах, где имеются атомы или группы атомов, смещенные из положения устойчивого равновесия.

Таким образом, пластическая деформация являете результатом необратимых смещений атомов (сдвигов), обусловленных движением дислокаций. Движение дислокаций обычно вызывает макроскопическую пластическую деформацию материала и сопровождается динамическими явлениями: выделением теплоты в результате колебаний атомов около вновь приобретенного положения равновесия и возникновением акустических эффектов.

Определение механических свойств металлов при испытании на растяжение

Название работы: Определение механических свойств металлов при испытании на растяжение

Категория: Лабораторная работа

Предметная область: Производство и промышленные технологии

Описание: Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали и схемы определения характеристик прочности Для нагрузки Рпц удлинение образца пропорционально усилию растяжения и при его снятии образец восстанавливает свои первоначальные форму и размеры; Рт усилие предела текучести физического соответствует нагрузке когда деформация образца происходит без ее увеличения;т предел текучести физический. Эти показатели определяют когда пластическая деформация образца достигает 02 от его рабочей длины l0. Усилие Pk меньше P max что.

Дата добавления: 2013-07-31

Размер файла: 184.58 KB

Работу скачали: 21 чел.

Поделитесь работой в соцсетях с друзьями. Будьте всегда актуальны.
Кнопки "поделиться работой" :

Лабораторная работа №2

Определение механических свойств металлов при испытании на растяжение (ГОСТ 1497-84)

Цель работы: ознакомиться с методикой испытаний проч¬ности и пластичности металлов.

Оборудование и материалы. Разрывная машина типа P20. образцы для испытаний из мало-, средне-, и высокоуглеродистых сталей п отожженном состоянии, штангенциркуль.

При испытаниях на растяжение определяют следующие ме¬ханические характеристики металла:

— предел пропорциональности;

— модуль упругости;

— физический предел текучести:

— условный предел текучести;

— временное сопротивление:

— относительное равномерное удлинение;

— относительное удлинение после разрыва;

— относительное сужение поперечного сечения после разрыва.

Для испытаний на растяжение используют разрывные машины, которые позволяют плавно изменять прилагаемое к образцу усилие и записывать диаграмму растяжения. Схема одной из машин приведена на рис. 1.

цилиндр для записи диаграммы растяжения

Ркс.1. Схема гидравлического пресса для испытания на растяжение

Для испытаний в соответствии с ГОСТ 1497-64 изготавливают цилиндрические или плоские образцы из исследуемого материала диаметром (толщиной, шириной) в рабочей части от 3 до 30 мм и расчетной длиной l = 5,65 0 или l = 11,3 0.
Расчет механических свойств осуществляют по диаграмме растяжения (рис.2.), вид которой зависит от материала, способа его обработки и других факторов.

Рассмотрим диаграмму растяжения с площадкой текучести, характерную для низкоуглеродистой стали (рис.3.). Показанное на диаграмме усилие растяжения называют усилием предела пропорциональности, а напряжение пц - пределом пропорциональности.

Рис.2. Характерные диаграммы испытаний на растяжение для:

1— низкоуглеродистой стали:

2— электролитической меди:

3 — меди после обработки

давлением в холодном состоянии;

4 — серого чугуна; 5 — алюминия

Рис.3. Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали и схемы определения характеристик прочности

Для нагрузки Р пц удлинение образца пропорционально усилию растяжения и при его снятии образец восстанавливает свои первоначальные форму и размеры; Р т — усилие предела текучести физического, соответствует нагрузке, когда деформация образца происходит без ее увеличения; т - предел текучести (физический).

Для диаграмм растяжения, на которых отсутствует площадка текучести определяют Ро, 2 — усилие предела текучести (условное) и 0,2 —предел текучести (условный). Эти показатели определяют, когда пластическая деформация образца достигает 0,2% от его рабочей длины l 0. Значение Р 0,2 находят графическим путем: на оси деформации откладывают отрезок, равный 0,2% от l 0. Из полученной точки проводится линия, параллельная линии упругой деформации до пересечения с кривой "нагрузка-деформация".

Проекция точки пересечения на ось сил дает искомую P 0,2; P a — максимальное усилие, которое выдерживает образец при растяжении — P max ; a — временное сопротивление; P k —усилие, соответствующее истинному напряжению разрыва S.

Усилие P k меньше P max что объясняется прогрессирующим, уменьшением сечения образца после достижения P max. При испытаниях на растяжение определяются характеристики пластичности сплава:

1. относительное сужение поперечного сужения. %

где l 0. F 0 —начальные расчетные длина, мм, и площадь поперечного образна мм 2 ; l k —длина расчетной части образна после разрыва, мм 2 ; F k — площадь поперечного сечения образца в месте разрушения, мм 2.

1. типы и размеры пропорциональных цилиндрических и плоских образцов приведены в ГОСТ 1 197-84;
2. для плоских образцов соотношение между шириной и толщиной в рабочей части образца не должно превышать 8:11,
3. не учитывают результаты испытаний при разрыве образца по кернам (рискам), при разрыве за пределами расчетной длины образца; при разрыве по дефектам металлургического производства.

Історія створення Ініціаторами створення братства виступили Василь Білозерський Микола Гулак Микола Костомаров Пантелеймон Куліш Опанас Маркевич. Знаком братства став перстень з написом Св. Крім організаторів до братства незабаром увійшли: Георгій Андрузький Олександр Навроцький Дмитро Пильчиков Іван Посяда Микола Савич Олександр Тулуб. У квітні 1846 року до братства вступив Тарас Шевченко.

Період зародження нової української культури характеризується виникненням посиленого інтересу до історичної минувшини рідного народу його побуту і мистецьких здобутків. Котляревському належить велика заслуга й у відродженні української драматургії. Входження української культури в загальнослов?янський та світовий культурний процес 18401880 рр. на Правобережжі та поширення на ці землі українського національнокультурного руху з Лівобережжя у відповідь на посилену русифікаторську політику царизму зробило центром української романтики та.

Українське питання Перша світова війна розпочата через суперечності між двома ворожими військовополітичними блоками що сформувалися на зламі ХІХХХ ст.Посилили суперечності що виникли між двома блоками національні питання у Східній Європі.Посилили суперечності що виникли між двома блоками національні питання у Східній Європі.Отже британський уряд задекларував намагання розв'язувати національні проблеми народів поневолених ворогами Антанти прагнучи використати національні питання як зброю проти держав австронімецького блоку.

АвстроУгорщина претендувала на Поділля та Волинь. Більшість західноукраїнців вирішили взяти бік АвстроУгорщини. Для досягнення цієї мети Союз вважав за доцільне співробітництво з Німеччиною та АвстроУгорщиною. Австроугорське командування повірило в провокаційні чутки розповсюджувані польською адміністрацією провінції про таємні симпатії українців до росіян унаслідок чого відступаючі габсбурзькі війська вдалися до переслідувань українців яких постраждали тисячі.

2й військовий з'їзд червень того ж року запропонував Центральній Раді домогтися національної автономії України. Тоді ж у Києві відбувся 1й селянський з'їзд котрий також висловився за автономію України і обрав Раду селянських депутатів як складову частину Центральної Ради. відбулися переговори делегації ЦР із Тимчасовим урядом і Петроградською Радою щодо офіційного визнання автономії України у складі Росії. ЦР оприлюднила свій І Універсал в якому проголошувалась автономія України а Центральна Рада найвищим органом держави.

© "Пятифан" http://5fan.ru
Все права на сайт и размещенные работы
защищены законом об авторском праве.

Испытание металлов на растяжение - Студопедия

Цель работы: определение механических характеристик металлов при испытаниях образцов на растяжение, построение диаграммы истинных напряжений, выбор марки металла с характеристиками, соответствующими полученным при испытаниях.

Оборудование: универсальная испытательная машина.

Образцы: стандартные цилиндрические образцы с l₀ = 10d₀ . материалы – сталь, сплавы цветных металлов.

Измерительный инструмент: штангенциркуль 0-250 мм, с точностью измерения 0,05 мм, микрометр 0-25 мм, с точностью измерения 0,01 мм.

1.1. Методика проведения испытаний на растяжение

Основные требования к методике испытаний на растяжение оговорены стандартами [1]. Эти требования следует рассматривать как минимальные. При выполни, например, исследовательских работ они могут быть значительно повышены. Соблюдение стандартной методики испытания особенно важно в тех случаях, когда результаты являются критерием качества продукции или ее паспортными характеристиками.

Каждый образец перед испытанием маркируют, измеряют и размечают. Маркировку наносят вне пределов рабочей длины образца. Диаметр цилиндрических образцов следует измерять с точностью не ниже 0,01 мм при d₀ ≤ 10 мм и 0,05 мм при d0 > 10 мм. Начальная расчетная длина образца l₀ с точность до 1% (от величины l₀ ) в пределах рабочей длины ограничивается неглубокими кернами или рисками. Если образец хрупкий, то даже тонкие риски на поверхности могут сильно изменить результаты испытаний. В таких случаях границы расчетной длины надо отмечать без повреждения поверхности, например карандашом, краской и т.д. Помимо меток, ограничивающих расчетную длину, рекомендуется наносить в пределах l₀ риски через каждые 5 или 10 мм. Это необходимо для более точного измерения удлинения после разрыва.

Все измерения размеров после испытания производят с точностью не ниже 0,1 мм. Для получения более точных результатов пользуются инструментальными микроскопами.

С целью увеличения точности каждый размер следует измерять несколько раз. Например, ГОСТ 1497-84 обязывает проводить замер диаметра в середине и по краям рабочей части образца с последующим определением среднего значения, по которому рассчитывают площадь его поперечного сечения.

Величина нагрузки должна определяться с точностью до 0,5 наименьшего деления индикатора силоизмерительного механизма. Диапазон нагрузок выбирают таким образом, чтобы силы сопротивления образца, по которым будут определяться прочностные характеристики, были не меньше 0,1 шкалы выбранного диапазона и не ниже 0,04 предельной нагрузки испытательной машины. При этом желательно, чтобы максимальная сила сопротивления образца находилась на второй половине шкалы. Именно при таком выборе диапазона нагрузок будет обеспечена наибольшая точность расчета характеристик свойств. Рассмотрим это на конкретном примере.

Обычно свойства материала исследуемых образцов ориентировочно известны до опыта (в крайнем случае, их можно оценить, испытав один-два образца с использованием любого диапазона нагрузок). Зная размеры образцов, можно рассчитать по свойствам величину соответствующих сил. Предположим, что сила, при которой начинается пластическая деформация (соответствующая пределу текучести) Р_t = 2,5 кН, а разрушающее усилие P_k = 13,2 кН. Конечно, в этом случае надо выбрать диапазон нагрузок 20 кН. Тогда будут удовлетворены все изложенные выше требования и можно будет достичь большей точности, чем в случае использования, например, диапазона 0-40 кН.

Как уже отмечалось, основным результатом испытания на растяжение является индикаторная диаграмма нагрузка – удлинение, по которой рассчитывают большинство механических характеристик. Многие из них соответствуют определенным точкам диаграммы. Следовательно, вся диаграмма в целом служит наиболее полной характеристикой материала.

1.2. Порядок выполнения работы

Образцы (рисунок 1) после разметки и обмера с необходимой точностью (результаты занести в таблицу 1) подвергают растяжению с записью индикаторной диаграммы (диаграммы нагрузка-удлинение, первичной диаграммы растяжения).

После проведения испытания необходимо произвести измерения в соответствии с рисунком 2. Результаты занести в таблицу 1.

Таблица 1. Значение размеров образцов до и после растяжения

Рисунок 3. Диаграмма «нагрузка-удлинение»

По значению Dl_К = L_k - L определить масштаб индикаторной диаграммы по оси деформаций по формуле

где Х_К – расстояние от начала координат индикаторной диаграммы до проекции точки К на ось деформаций (учесть участок упругой деформации).

Зная M_Dl определить DL_B = M_Dl ×X_B. где X_B – расстояние от начала координат до проекции точки B на ось деформаций.

Полученное значение Dl_B занести в таблицу 2.

По значению Р_В найти масштаб индикаторной диаграммы по оси нагрузок

где Р_В – максимальная сила растяжения, соответствующая точке B диаграммы, и зафиксированная на шкале испытательной машины при растяжении образца, Н;

У_В – расстояние от начала координат до проекции точки В на ось нагрузок.

По диаграмме, зная М_р определить нагрузки в характерных точках S и K, данные занести в таблицу 3.

Таблица 3. Значения сил сопротивления образца при растяжении

Силы в характерных точках S, B и K, Н

По результатам испытаний на растяжение определяют два параметра, отражающие пластические свойства металлов – относительное удлинение δ и относительное сужение ψ. Относительное удлинение δ характеризует в основном способность материала к равномерной деформации, относительное сужение ψ – к локальной деформации.

Характеристики δ_i и ψ_i . соответствующие какой-либоточке i индикаторной диаграммы, определяют по формулам:

где Dl_i – абсолютное удлинение, соответствующее какой-либо точке индикаторной диаграммы, например точке B (Dl_B ), точке K (Dl_K );

F_i – площадь поперечного сечения, соответствующая какой-либо точке индикаторной диаграммы. Определить значения δ_B. δ_K. ψ_B. ψ_K и заполнить таблицу 5.

Таблица 5. Пластические свойства изучаемых металлов

По значениям σ_B. δ_K определить из справочной литературы наиболее близкую марку стали по ГОСТ 380 – 94 или 1050 – 88 [2, 3].

По значениям истинных напряжений S (таблица 4), относительных деформаций δ, и относительных сужений ψ в точках S, B и K построить графические зависимости и для первого и второго образцов. При этом ввиду малой величин δ и ψ в точке S считаем δ_S ≈ 0, ψ_S ≈ 0.

В выводах отразить характер изменения силы сопротивления материала образца деформации в зависимости от удлинения δ, объяснить причины изменения силы. Пояснить особенность формоизменения образцов на участках OS, SB и SK индикаторной диаграммы. Отразить характер изменения истинных напряжений S по мере растяжения образцов. Сопоставить прочностные и пластические свойства установленных марок сталей образцов, отметить каким образом свойства зависят от химического состава сравниваемых марок сталей.

1. Что обеспечивает условия подобия механических испытаний. Назовите виды подобия.

2. Что называется первичной диаграммой растяжения?

3. Перечислите типы силоизмерительных механизмов испытательных машин.

4. Назовите вид напряженного состояния в цилиндрической части при испытании образца на растяжение.

5. Чем обусловлено деформационное упрочнение?

6. Дайте определение коэффициента (модуля) деформационного упрочнения.

7. Назовите прочностные характеристики металлов.

8. Дайте определение предела пропорциональности, объясните физический смысл.

9. Дайте определение предела упругости. Объясните физический смысл.

10. Дайте определение предела текучести. Объясните физический смысл.

11. Дайте определение предела прочности.

12. Охарактеризуйте истинное сопротивление разрыву.

13. Назовите пластические характеристики металлов.

14. Как определяется относительно удлинение?

15. Как определяется относительное сужение?

16. Какой марке материала соответствуют значения s_В и d образцов, испытанных в лабораторной работе (определить по справочной литературе)?

17. Каким образом по графикам и можно подтвердить, что относительное удлинение δ характеризует в основном способность металлов к равномерной деформации, а относительное сужение ψ – к локальной.

Дайте письменные ответы на вопросы в отчете по лабораторной работе.

1. ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение. http://www.cad.dp.ua/gost/files/GOST1497-84.pdf

2. ГОСТ 380-94 Сталь углеродистая обыкновенного качества. http://www.mc.ru/gost/gost380-94.pdf

3. ГОСТ 1050-88 Сталь углеродистая качественная конструкционная.

© studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам