Механические свойства и методы испытания материалов

Механические свойства выявляются испытаниями при воздействии внешних нагрузок, по результатам которых определяют количественные характеристики механических свойств.

По этим данным выделяют материалы и режимы их технологической обработки, расчетов на прочность деталей, контроля состояния в процессе эксплуатации.

Определяют:

· упругость

· пластичность

· твердость

· вязкость

· усталость

· трещиностойкость

· холодостойкость

· жаропрочность

При испытании на растяжение определяют

1. показатели упругости

· модуль нормальной упругости E

s= Ed; s= P/F0 – нормальное напряжение; d=Dl/l0 – относительная упругая деформация

· модуль сдвига t = Gg

· коэффициент Пуассона U – отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной деформации

Характеризует стремление материала сохранить в процессе упругой деформации свой объем. Известно, что для смещения отрывом требуется большее усилие, чем сдвигом.

2. Показатели прочности

· предел текучести sт = Р_т/F₀ (МПа) условие предела текучести s_0.2 = р_0.2/F₀ ·Dl_0.2=0.002l₀

· предел прочности sв = Pmax/ Fo -max нагрузка перед разрывом

· истинное сопротивление разрыву = S_k=P_k/F_k F_k - площадь поперечного сечения в местах разрыва

3. Показатели пластичности

· Относительное предельное равномерное удлинение

· dр_%= (Dlp/l)*100=((l_p-l₀)/l₀)·100 – удлинение, до которого образец деформируется равномерно по всей длине

· Относительное предельное равномерное сужение jр = DFp/Fo*100; j_p=d_p/(1=d_p) j%

· Относительное удлинение после разрыва d% d = (Dl_k/l_o)*100

· Относительное сужение после разрыва Y% Y = (DF_k/F_o)*100

Испытание на твердость

Твердость – свойство материала оказывать сопротивление контактной деформации или хрупкому разрушению при внедрении индентора в его поверхность.

1. по Бринеллю определяют HB (число твердости)

HB = P/M = 2P/pD²[1- √1-(d/D)²] или если d/D = sin j/2

HB = P/D² [2/ U[1-√ 1-sin² j/2]]

Шарик D, отпечаток – d, Р- нагрузка, М-площадь поверхности сферического отпечатка.

Метод не применять для материалов с HB>250 из-за заметной деформации шарика из стали.

2. Метод Виккерса - с использованием алмазной четырехгранной пирамиды. Измеряют диагональ отпечатка.

НВ=P/M=(2Psina/2)/d1²=1.854P/d₁²

450HV10/15=P=10 кгс(98.1H) d1

t=15c-большая твердость

3. Метод Роквелла – алмазный конус

a=120° или стальной шар с d=1.6мм

Измеряют глубину отпечатка

HR, A, C, B-шар

конус мелкие нагрузки для твердых материалов

50 HRC HRA (HRC) = 100-[(h-h0)/0.002] HRB,130 - ….

Трещиностойкость

Трещиностойкость – свойство материалов сопротивляться развитию трещин при воздействии

Трещины возникают как результат металлургии, так технологические.

Критическая трещиностойкость - критический коэффициент интенсивности напряжений в условиях плоской деформации в вершине трещины.