Механические свойства металлов

Содержание:

Механические свойства металлов и их определение

Механические свойства металлов определяются следующим образом. При механических испытаниях определяют обычно условное напряжение (нагрузку, действующую на единицу исходной площади образца), деформацию (изменение длины или формы образца) и работу разрушения образца табл 1

Схемы испытаний при растяжении , сжатии, изгибе и ударе представлены на рис1.

Механические свойства металлов, схемы приборов для испытаний

Схемы приборов для испытания на твердость даны на рис 2., и соответствующее соотношение чисел твердости в табл 2.

Определение твердости производится разными способами. Наиболее распространенным способом является определение твердости по Бринелю. Для малых или тонких образцов пользуются способом Роквелла.

При измерении твердости на больших отливках пользуются прибором Польди, а на отбеленных и закаленных отливках – способом Шора.

Таблица 1

Механические свойства и методы их определения

Определяемое свойство	обозначение	Единица измерения	определение	Способ определения
Предел прочности при растяжении	G_b	Кг/мм²	Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке перед разрушением образца	По силоизмерителю разрывной машины определяют разрушающую нагрузку Р кг и делят ее на площадь сечения образца F мм²; G_в = Р/F кг/мм²
Предел текучести (условный)	G_0.2	Кг/мм²	Напряжение, при котором образец получает остаточное удлинение в 0,2%	По диаграмме растяжения определяют нагрузку Р_0,2, вызывающую остаточное удлинение образца на 0,2% G_0._{,2 =}Р_0,2/F ru/vv²
Относительное удлинение	δ₃ или δ₅ (цифра означает отношение расчетной длины к диаметру)	%	Отношение приращения длины образца при растяжении к его исходной длине	Наносят на образец керны и измеряют расстояние между ними до испытания l₀ и после разрушения l₁ δ =( l₁ — l₀/l₀) *100%
Модуль упругости (жесткость материала)	Е	Кг/мм²	Отношение напряжения G к упругой деформации δ _уп	Е = (G/δ _уп) *100 кг/мм²
Предел прочности при сжатии	Gd	Кг/мм²	Напряжение при сжатии, соответствующее наибольшей нагрузке перед разрушением образца	Образец с площадью сечения F устанавливают между опорными подушками машины и определяют определяющую нагрузку Gd =Р/F кг/мм²
Предел прочности при изгибе	G^,_в	Кг/мм²	Наибольшее расчетное напряжение в наружных слоях образца перед его разрушением	Образец диаметром d устанавливают на двух опорах на расстоянии l и нагружают посредине сосредоточенной нагрузкой Р до разрушения G^,_в =( 2,5Рl)/d² кг/мм²
Прогиб при изгибе	F₃₀₀ или f₆₀₀ (цифры означают расстояние между опорами в мм)	мм	Наибольший прогиб при разрушении образца	Замеряют при помощи прогибомера машины прогиб, образующийся на образце в момент его разрушения
Удельная ударная вязкость	а_л (надлежит указывать размеры образца и наличие на нем надреза)	Кг/мм²	Работа удара, затрачиваемая на единицу площади сечения образца для его разрушения на копре	Образец площадью F см² устанавливают на копер и разрушают ударом отведенного маятника: работу удара машины Ак (кгм) делят на площадь образца F см² а_л =А_к /F кгм/см²
Твердость по Бринелю	Н_в	Кг/мм²	Удельное давление на поверхность отпечатка, полученного вдавливанием в стандартных условиях стального шарика в тело отливки	На зачищенной поверхности вдавливают в металл стальной шарик диаметром 5 или 10 мм под соответствующей нагрузкой в 750 или 3000 кг и замеряют диаметр образовавшейся лунки, по которому определяют Н_в из таблицы (для толщин испытуемых образцов больше 6 мм)
Твердость по Роквеллу	Н _RB или Н _R_С	—	Выраженная в условных единицах глубина вдавливания в стандартных условиях стального шарика или алмазного конуса	В зачищенную поверхность металла вдавливают под давлением 100 кг стальной шарик диаметром 1,59 мм или под давлением 150 кг алмазный конус с углом при вершине 120ᴼ и определяют твердость по одной из шкал прибора
Твердость по прибору Поль ди	Н_р	Кг/мм²	Удельное давление на поверхность отпечатка, полученного вдавливанием в стандартных условиях стального шарика в тело отливки	Прибор устанавливают на зачищенную поверхность отливки и после одного удара молотка получают одновременно отпечатки на испытуемой отливке (d₀) и на эталоне (d_Э) с определенной твердостью (Н_В). Твердость отливки по Польди определяется по формуле Н_р =Н_В (d² _Э / d² _О)
Примечание: В особых случаях чугуны могут подвергаться испытанием на кручение, усталость ( знакопеременные нагрузки при растяжении, изгибе при кручении), циклическую вязкость (способность поглощать вибрацию) и др. 2. Методика производства испытаний определена ГОСТами..

Таблица 2

Соотношение чисел твердости, определенных различными методами

Твердость по Бринелю		Твердость по Роквеллу		Твердость по Шору	Твердость по Бринелю		Твердость по Роквеллу		Твердость по Шору
Диаметр отпечатка в мм	Число твердости Н_в	Шкала С Н_RC	Шкала В Н_R_В	Н_Sh	Диаметр отпечатка в мм	Число твердости Н_в	Шкала С Н_RC	Шкала В Н_R_В	Н_Sh
2.9	444	46	—	64	4.0	229	20	100	36
3.0	415	43	—	61	4.1	217	17	98	34
3.1	388	41	—	57	4.2	207	—	95	33
3.2	368	39	—	54	4.3	197	—	93	31
3.3	341	36	—	51	4.4	187	—	91	30
3.4	321	33	—	49	4.5	179	—	90	29
3.5	302	31	—	46	4.6	170	—	88	28
3.6	285	29	—	44	4.7	163	—	86	27
3.7	269	27	—	42	4.8	156	—	84	26
3.8	255	25	—	40	4.9	149	—	82	24
3.9	241	23	112	38	5.0	143	—	80	21