Механические свойства металлов

 

 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 свойствообозначениеЕдиница измеренияопределениеСпособ определения
Предел прочности при растяженииGbКг/мм2Напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке перед разрушением образцаПо силоизмерителю разрывной машины  определяют разрушающую нагрузку Р кг и делят ее на площадь сечения образца F мм2;

Gв = Р/F кг/мм2

Предел текучести (условный)G0.2Кг/мм2Напряжение, при котором образец получает остаточное  удлинение в 0,2%По диаграмме растяжения определяют нагрузку Р0,2, вызывающую остаточное удлинение образца на 0,2%

G0.,2 = Р0,2/F ru/vv2

Относительное удлинениеδ3 или δ5

(цифра означает отношение расчетной длины к диаметру)

%Отношение приращения длины образца при растяжении к его исходной длинеНаносят на образец керны и измеряют расстояние между ними до испытания l0 и после разрушения l1

δ =( l1 — l0/l0) *100%

Модуль упругости (жесткость материала)ЕКг/мм2Отношение напряжения G к упругой деформации δ упЕ = (G/δ уп) *100 кг/мм2
Предел прочности при сжатииGdКг/мм2Напряжение при сжатии, соответствующее наибольшей нагрузке перед разрушением образцаОбразец с площадью сечения F устанавливают между опорными подушками машины и определяют определяющую нагрузку

Gd =Р/F кг/мм2

Предел прочности при изгибеG,вКг/мм2Наибольшее расчетное напряжение в наружных слоях  образца перед  его  разрушениемОбразец 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 изгибеF300  или f600 (цифры означают расстояние между опорами в мм)мм Наибольший прогиб при разрушении образцаЗамеряют при помощи прогибомера машины прогиб, образующийся на образце  в момент его разрушения
Удельная ударная вязкостьал (надлежит указывать размеры образца и наличие на нем надреза)Кг/мм2Работа удара, затрачиваемая на  единицу площади  сечения образца для его  разрушения на копреОбразец площадью F см2 устанавливают на копер и разрушают ударом отведенного маятника: работу удара машины Ак (кгм)  делят на площадь образца

 

F см2

алк /F  кгм/см2

Твердость по БринелюНвКг/мм2Удельное давление на поверхность отпечатка,  полученного вдавливанием в стандартных условиях  стального шарика в тело отливкиНа 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 Нв  из таблицы (для толщин испытуемых образцов больше 6 мм)
Твердость по РоквеллуН RB или Н RСВыраженная в условных единицах глубина вдавливания в стандартных условиях  стального шарика или алмазного конусаВ 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 диНрКг/мм2Удельное давление на поверхность отпечатка,  полученного вдавливанием в стандартных условиях  стального шарика в тело отливкиПрибор устанавливают  на зачищенную поверхность отливки  и после одного удара молотка получают одновременно отпечатки на испытуемой отливке

(d0)  и на эталоне (dЭ)  с определенной твердостью (НВ).

Твердость отливки по Польди определяется по формуле

 

НрВ (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 БринелюТвердость по РоквеллуТвердость по ШоруТвердость по БринелюТвердость по РоквеллуТвердость по Шору
Диаметр отпечатка в ммЧисло твердости НвШкала С

НRC

Шкала В

НRВ

НShДиаметр отпечатка в ммЧисло твердости НвШкала С

НRC

Шкала В

НRВ

НSh
2.944446644.02292010036
3.041543614.1217179834
3.138841574.22079533
3.236839544.31979331
3.334136514.41879130
3.432133494.51799029
3.530231464.61708828
3.628529444.71638627
3.726927424.81568426
3.825525404.91498224
3.924123112385.01438021

 

Из данной статьи вы узнали, что такое механические свойства металлов.

Используемая литература: «Справочник мастера по чугунному литью» Н.Г. Гиршович