Механические свойства металлов при растяжении

Испытание на растяжение проводят в соответствии с ГОСТ 1497-84. Для испытаний применяют специальный образец, вырезанный из детали или специально изготовленный. Размеры образцов регламентированы указанным стандартом. Растяжение образца производят на специальных машинах, позволяющих фиксировать величину прилагаемой нагрузки и изменение длины образца при растяжении. Эти же машины позволяют записывать изменение длины образца при увеличении нагрузки (рисунок 1.4).

Измеряя величину нагрузки в характерных точках диаграммы испытаний на растяжение определяют следующие характеристики механических свойств:

σ_р - предел пропорциональности;

σ_0,05 - предел упругости;

σ_т - предел текучести;

σ_в - временное сопротивление разрыву или предел прочности материала.

Рисунок 1.4. Первичная диаграмма испытаний на растяжение образцов (а) и типичная форма образцов: исходный - до растяжения (б) и после разрыва с шейкой (в)

В точке К определяют напряжение сопротивления разрушению материала. Напряжения определяют путем деления нагрузки Р, соответствующей характерной точке на диаграмме, на площадь первоначального поперечного сечения рабочей части испытуемого образца:

; ; ; .
Напряжение разрушения определяют как истинное. При этом нагрузку разрушения делят на конечную площадь поперечного сечения образца после разрушения (F₁):

.

Все рассчитанные таким образом величины являются характеристиками прочности материала.

Пластичность, т.е. способность деформироваться без разрушения характеризуется изменениями размеров образца:

относительное удлинение:

;

относительное сужение:

.

Очень важной характеристикой механических свойств является ударная вязкость, характеризующая работу, затрачиваемую на разрушение образца при ударе. Ударная вязкость испытывается на маятниковом копре с постоянным запасом работы маятника (ГОСТ 9454-60 - испытание на удар при комнатной температуре; ГОСТ 9455 - 60 - при низких температурах, ниже нуля градусов Цельсия; ГОСТ 9456-60 - при повышенных температурах).

На разрушение ударом образца затрачивается только часть энергии маятника, в связи с чем маятник после разрушения образца продолжает двигаться, отклоняясь на определенный угол. Чем больше величина работы, затрачиваемой на разрушение образца, тем на меньший угол он отклоняется от вертикали после разрушения. Величиной этого угла и определяют работу, затраченную на разрушение. Работу разрушения относят к площади поперечного сечения образца в месте излома. Ударная вязкость обозначается KCU и имеет размерность МДж/м² (МДж/см²) или кгсּм/см².