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.
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 | Gb | 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; Gв = Р/F кг/мм2 |
Предел текучести (условный) | G0.2 | Кг/мм2 | Напряжение, 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 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 | ал (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 ал =Ак /F кгм/см2 |
Твердость по Бринелю | Нв | 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 Нв из таблицы (для толщин испытуемых образцов больше 6 мм) |
Твердость по Роквеллу | Н RB или Н RС | — | 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 | Нр | 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 (dЭ) с определенной твердостью (НВ). Твердость отливки по Польди определяется по формуле
Нр =НВ (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 Нв | Шкала С НRC | Шкала В НRВ | НSh | Диаметр отпечатка в мм | Число твердости Нв | Шкала С НRC | Шкала В НRВ | НSh |
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 |
Из данной статьи вы узнали, что такое механические свойства металлов.
Используемая литература: «Справочник мастера по чугунному литью» Н.Г. Гиршович