Механические испытания металлов. Механические испытания металлов
Механические испытания металлов
Цель работы: ознакомиться с испытательным оборудованием для определения основных механических характеристик; провести механические испытания предложенных марок сталей; по результатам испытаний определить предел прочности, предел текучести, предел пропорциональности, относительное удлинение, относительное сужение.
Приборы и оборудование: образцы, применяемые для различных видов испытаний; диаграммы растяжения.
Основные понятия. Механические свойства - это характеристики материала, определяющие его поведение под действием приложенных внешних механических сил.
Механические свойства металлов определяют испытаниями специальных образцов.
Испытания механических свойств проводят при различных нагрузках – статических, динамических и циклических. Статические нагрузки медленно возрастают от нуля до максимальной величины; динамические возрастают быстро, за доли секунд; циклические нагрузки характеризуются многократным изменением по направлению или по величине. В соответствии с характером действующих нагрузок различают статические, динамические и усталостные испытания.
К статическим испытаниям обычно относят испытания на растяжение, сжатие, изгиб и на твердость; к динамическим – испытания на удар; циклическим способом проводят различные испытания металла на усталость.
По длительности приложения нагрузки механические испытания делятся на кратковременные и длительные. В большинстве случаев проводят кратковременные испытания длительностью несколько минут. Длительные испытания проводят, как правило, для определения механических свойств металлов, которым предстоит работать в особо ответственных конструкциях и сложных условиях в течение длительного периода времени.
В зависимости от температуры различают испытания при пониженной (ниже 0ºС), обычной (20ºС) и повышенной (выше 20ºС) температурах. Температуру испытания выбирают в зависимости от рабочей температуры изделий.
Испытание на растяжение. Механические свойства металлов наиболее полно могут быть установлены при статических испытаниях на растяжение гладких образцов. Испытание на растяжение проводят на специальных круглых образцах, а для листового материала на плоских образцах (см. рис.14), в соответствии с ГОСТ 1497-84.
Рис. 14. Образцы для испытаний на разрыв:
а – круглый; б - плоский
Расчетная длина круглого образца l0 , мм обычно берется равной десяти или пяти диаметрам. Диаметр рабочей части нормального круглого образца равняется 20 мм. Образцы других размеров называют пропорциональными. Стандартные размеры которых приведены в табл.5.
Таблица 5
Стандартные размеры образцов
| Наименование образца | Расчетная длина l0,мм | Диаметр образца d0, мм | Площадь поперечного сечения F0,мм2 | Кратность l0 d0 |
| Нормальный длинный | 200 | 20 | 314 | 10 |
| Нормальный короткий | 100 | 20 | 314 | 5 |
| Пропорциональный длинный | 11,3 F0 | Произвольный | Произвольный | 10 |
| Пропорциональный | 5,65 F0 | Произвольный | Произвольный | 5 |
При испытании на растяжение образец, установленный в захватах машины, деформируется при плавно возрастающей нагрузке и характеристики свойств металла определяют в условиях одноосного напряженного состояния.
Образцы из разных материалов разрушаются в результате испытаний различно.
В процессе испытаний на растяжение на разрывных машинах записывается диаграмма в координатах нагрузка (Р, Н)– удлинение
(∆l, мм) образца (диаграмма растяжения).
Такая диаграмма вычерчивается автоматическим устройством, при постепенном увеличении растягивающего усилия вплоть до разрыва испытываемого образца. Диаграммы растяжения будут иметь вид, показанный на рис. 15.
При растяжении образец удлиняется, а его поперечное сечение непрерывно уменьшается.
Усилие, приходящееся на 1 мм2 поперечного сечения образца, называется напряжением и обозначается σ, МПа.
Рис 15. Типы диаграмм растяжения:
а – без площадки текучести; б – с площадкой текучести.
Напряжения, характеризующие сопротивление металла деформированию, подразделяются на условные и истинные.
Условные напряжения определяются как отношение действующей нагрузкиР, Н к площади поперечного сечения до испытанияF0 , мм2 (8):
. (8)
Истинные напряжения S, МПа, представляют собой отношение действующей нагрузки Р, Н, отрезокОЕк площади поперечного сечения в данный моментF, мм2 (9):
. (9)
Диаграмма растяжения образца из низкоуглеродистой стали представлена на рис. 16.
Рис. 16. Кривая растяжения низкоуглеродистой стали
Определение характеристик прочности. Максимальное напря- жение, до которого сохраняется прямолинейная зависимость между нагрузкой и деформацией, или, иначе говоря, остается справедливым закон Гука (10), называетсяпределом пропорциональности:
. (10)
Напряжение, при котором без заметного увеличения нагрузки образец продолжает деформироваться, называется физическим пределом текучести. Участок «вс» на диаграмме растяжения (рис.16) называетсяплощадкой текучести. Наименьшая нагрузка на участке текучестиРт,Н, отнесенная к первоначальной площади поперечного сеченияF0, мм2, определяет значение физического предела текучести (11):
(11)
Так как для ряда материалов на диаграмме растяжения нет площадки текучести (см. рис. 15, а) , то в этом случае определяется условный предел текучести0,2 , мм.
Под условным пределом текучести 0,2 понимают напряжение, при котором остаточная деформация составляет 0,2% от первоначальной расчетной длины образцаl0 . Условный предел текучести определяется по формуле
. (12)
Для определения условного предела текучести на диаграмме растяжения по оси абсцисс от начала координат откладывают величину, равную 0,2% от l0 (отрезок ОЕ на рис.17).
Рис.17. Схема определения условного предела текучести
Через точку Е проводят прямую, параллельную участку пропор- циональности диаграммы. Ордината точки А пересечения этой прямой с диаграммой растяжения определяет нагрузку, соответствующую условному пределу текучести.
Предел текучести является обязательной характеристикой металла по ГОСТу.
Точка В на диаграмме растяжения отвечает максимальной нагрузке, выдерживаемой образцом при испытании. В этой точке деформация из равномерной переходит в местную, и на образце начинает образовываться шейка.
Напряжение, отвечающее максимальной нагрузке РВ в процессе испытания, называетсяпределом прочности (13):
. (13)
Разрушение образца при растяжении происходит в точке К при нагрузке РК, Н. Отношение этой нагрузки к площади поперечного сечения образца после разрушенияFК, мм2,представляет собойистинное сопротивление разрыву (14):
. (14)
Определение характеристик пластичности.Абсолютное оста- точное удлинениеlК, мм (15), определяется разностью между длиной образца после разрываlК, мм, и его первоначальной длинойl0,мм:
. (15)
Относительное удлинение, % (17), представляет собой отношение абсолютного удлинения к первоначальной длине образца
(16)
где - относительное удлинение, %.
Для получения одинаковых значений относительного удлинения для одного и того же материала, испытываемого на различных образцах, необходимо чтобы образцы имели определенное соотношение между расчетной длиной l0, мм, и площадью поперечного сечения (или диаметром). Относительное удлинение, определенное на длинном образце (l0/d0=10),обозначается через10 % , а на коротком образце – через5, %.
Относительное сужение , % - характеристика пластичности, которая определяется как отношение абсолютного уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади сечения образца (17):
(17)
где F0 – начальное поперечное сечение образца,FК – площадь сечения образца в шейке после разрыва.
Относительное сужение характеризует способность к местной пластической деформации в направлении, перпендикулярном действию сил. Оно определяется только для образцов круглого сечения.
Изменение размеров образца в результате растяжения показано на
рис. 18.
Рис. 18. Образцы стали:
а - до растяжения; б - после разрыва
Характеристики материалов В,0,2, , являются базовыми; они включаются в ГОСТ на постановку конструкционных материалов, в сертификаты, в паспорта приемочных испытаний, входят в расчеты прочности.
Определение ударной вязкости.В условиях эксплуатации конструкционные материалы испытывают более сложное нагружение, чем при статических испытаниях гладких образцов. В особенности это относится к металлам, которые под влиянием определенных условий службы склонны переходить в хрупкое состояние при действии низких температур, наличия концентраторов напряжений, увеличения абсолютных размеров, повышения скорости деформирования и других факторов.
Ударные испытания надрезанных образцов проводятся для оценки вязкости материалов и установления склонности его к переходу в хрупкое состояние.
Ударная вязкостьравна работе, затраченной при динамическом разрушении надрезанного образца, отнесенной к площади поперечного сечения в месте надреза.
Ударную вязкость определяют на маятниковом копре, принципиальная схема которого приведена на рис. 19. Груз весом Q , первоначально поднятый на высотуН, свободно падает и в нижнем положении разрушает установленный на опорах образец квадратного сечения. Часть кинетической энергии падающего груза расходуется на разрушение образца, а ее оставшаяся часть идет на поднятие груза на высотуh.
Груз весом Qпервоначально поднят на высотуН, свободно падает и в нижнем положении разрушает установленный на опорах образец квадратного сечения. Часть кинетической энергии падающего груза расходуется на разрушение образца, а ее оставшаяся часть идет на поднятие груза на высотуh.
Рис.19. Схема действия копра и эскиз образца
Энергия, затраченная на разрушение образца, подсчитывается по формуле (18):
(18)
Ударная вязкость определяется из выражения (19):
(19)
Выгодное отличие испытаний на ударную вязкость состоит в совмещении при испытаниях концентрации напряжений (надрез) и ударной изгибающей нагрузки, позволяющем создать большую неравномерность поля напряжений.
Для определения ударной вязкости применяют надрезанные посередине длины образцы различных типов (рис. 20).
Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9454-78 на образцах с концентраторами напряжений трех видов:
U с радиусомR=1мм;
V cрадиусомR=0,25мм;
Т – усталостная трещина.
В зависимости от формы надреза ударная вязкость обозначается KCU, KCV илиKCT.
Поскольку наиболее распространены испытания на удар образцов с
U-образным надрезом, в справочниках чаще всего проводится обозначение ударной вязкостиKCU, МДж/м2.
Рис. 20. Образцы для испытаний на удар:
а – U-образный надрез; б – V-образный надрез; в – образец с трещиной
Определение предела выносливости. Многие детали машин и механизмов в процессе эксплуатации подвергаются повторно-переменным (циклическим) напряжениям, что может вызвать образование трещин и разрушение даже при напряжениях ниже0,2.
Разрушение металлов и сплавов в результате многократного повторно-переменного напряжения носит название усталости,а свойство металлов сопротивляться усталости называетсявыносливостью (ГОСТ 23207-78).
Природа усталостного разрушения заключается в следующем. Металлы, как известно, состоят из большого числа различно ориентированных зерен, которые вследствие анизотропии оказывают неодинаковое сопротивление действию внешних сил. Зерна, неблагоприятно расположенные по отношению к направлению действия внешних сил, оказываются слабыми, и пластичная деформация в них произойдет при напряжениях ниже предела текучести, в других же зернах приложенная нагрузка вызовет лишь упругую деформацию.
Многократная пластическая деформация при действии повторно-переменных нагрузок приводит к образованию микротрещины, которая, увеличиваясь, превращается в зону усталостного разрушения.
Исследования на усталость проводят для определения предела выносливости, под которым понимают максимальное напряжение цикла, которое выдерживает материал, не разрушаясь при достаточно большом числе повторно-переменных нагружений (циклов).
Предел выносливости при симметричном цикле обозначается -1. Предел выносливости чаще определяют на вращающемся образце (гладком или с надрезом) с приложением изгибающей нагрузки по симметричному циклу.
Для этого используют не менее десяти образцов, каждый из которых испытывается до разрушения только на одном уровне напряжений.
По результатам испытаний отдельных образцов в координатах «напряжение-число циклов» строят кривую, по которой и определяют предел выносливости -1 (рис. 21).
Для тех металлов и сплавов, у которых нет горизонтального участка выносливости, испытания, ограничивают определением «ограниченного предела выносливости», который для сталей равен 10 млн., а для цветных сплавов 100 млн. циклов.
-1
Напряжение / мм2
Рис. 21.Схема испытания и кривая выносливости
МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ | Энциклопедия Кругосвет
МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ. Цель испытания материалов состоит в том, чтобы оценить качество материала, определить его механические и эксплуатационные характеристики и выявить причины потери прочности.
Химические методы.
Химические испытания обычно состоят в том, что стандартными методами качественного и количественного химического анализа определяется состав материала и устанавливается наличие или отсутствие нежелательных и легирующих примесей. Они нередко дополняются оценкой стойкости материалов, в частности с покрытиями, к коррозии под действием химических реагентов. При макротравлении поверхность металлических материалов, особенно легированных сталей, подвергают селективному воздействию химических растворов для выявления пористости, сегрегации, линий скольжения, включений, а также гросс-структуры. Присутствие серы и фосфора во многих сплавах удается обнаружить методом контактных отпечатков, при котором поверхность металла прижимается к сенсибилизированной фотобумаге. С помощью специальных химических растворов оценивается подверженность материалов сезонному растрескиванию. Проба на искру позволяет быстро определить тип исследуемой стали.
Методы спектроскопического анализа особенно ценны тем, что позволяют оперативно проводить качественное определение малых количеств примесей, которые невозможно обнаружить другими химическими методами. Такие многоканальные приборы с фотоэлектрической регистрацией, как квантометры, полихроматоры и квантоваки, автоматически анализируют спектр металлического образца, после чего индикаторное устройство указывает содержание каждого присутствующего металла. См. также ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ.
Механические методы.
Механические испытания обычно проводят для выяснения поведения материала в определенном напряженном состоянии. Такие испытания дают важную информацию о прочности и пластичности металла. В дополнение к стандартным видам испытаний может применяться специально разработанное оборудование, воспроизводящее те или иные специфические условия эксплуатации изделия. Механические испытания могут проводиться в условиях либо постепенного приложения напряжений (статической нагрузки), либо ударного нагружения (динамической нагрузки).
Виды напряжений.
По характеру действия напряжения разделяются на растягивающие, сжимающие и сдвиговые. Скручивающие моменты вызывают особый вид сдвиговых напряжений, а изгибающие моменты – сочетание растягивающих и сжимающих напряжений (обычно при наличии сдвиговых). Все эти различные виды напряжений могут быть созданы в образце с помощью стандартного оборудования, позволяющего определять предельно допустимые и разрушающие напряжения.
Испытания на растяжение.
Это – один из самых распространенных видов механических испытаний. Тщательно подготовленный образец помещают в захваты мощной машины, которая прикладывает к нему растягивающие усилия. Регистрируется удлинение, соответствующее каждому значению растягивающего напряжения. По этим данным может быть построена диаграмма напряжение – деформация. При малых напряжениях заданное увеличение напряжения вызывает лишь небольшое увеличение деформации, соответствующее упругому поведению металла. Наклон линии напряжение – деформация служит мерой модуля упругости, пока не будет достигнут предел упругости. Выше предела упругости начинается пластическое течение металла; удлинение быстро увеличивается до разрушения материала. Предел прочности при растяжении – это максимальное напряжение, которое металл выдерживает в ходе испытания.См. также МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
Испытания на ударную вязкость.
Один из самых важных видов динамических испытаний – испытания на ударную вязкость, которые проводятся на маятниковых копрах с образцами, имеющими надрез, или без надреза. По весу маятника, его начальной высоте и высоте подъема после разрушения образца вычисляют соответствующую работу удара (методы Шарпи и Изода).
Испытания на усталость.
Такие испытания имеют целью исследование поведения металла при циклическом приложении нагрузок и определение предела выносливости материала, т.е. напряжения, ниже которого материал не разрушается после заданного числа циклов нагружения. Чаще всего применяется машина для испытания на усталость при изгибе. При этом наружные волокна цилиндрического образца подвергаются действию циклически меняющихся напряжений – то растягивающих, то сжимающих.
Испытания на глубокую вытяжку.
Образец листового металла зажимается между двумя кольцами, и в него вдавливается шаровой пуансон. Глубина вдавливания и время до разрушения являются показателями пластичности материала.
Испытания на ползучесть.
В таких испытаниях оценивается совместное влияние длительного приложения нагрузки и повышенной температуры на пластическое поведение материалов при напряжениях, не превышающих предела текучести, определяемого в испытаниях малой длительности. Надежные результаты могут быть получены лишь на оборудовании, обеспечивающем точный контроль за температурой образца и точное измерение очень малых изменений размеров. Длительность испытаний на ползучесть обычно составляет несколько тысяч часов.
Определение твердости.
Твердость чаще всего измеряют методами Роквелла и Бринелля, при которых мерой твердости служит глубина вдавливания «индентора» (наконечника) определенной формы под действием известной нагрузки. На склероскопе Шора твердость определяется по отскоку бойка с алмазным наконечником, падающего с определенной высоты на поверхность образца. Твердость – очень хороший показатель физического состояния металла. По твердости данного металла зачастую можно с уверенностью судить о его внутренней структуре. Испытания на твердость часто берут на вооружение отделы технического контроля на производствах. В тех случаях, когда одной из операций является термообработка, нередко предусматривается сплошной контроль на твердость всей продукции, выходящей с автоматической линии. Такой контроль качества невозможно осуществить другими описанными выше методами механических испытаний.
Испытания на излом.
В таких испытаниях образец с шейкой разрушают резким ударом, а затем излом исследуют под микроскопом, выявляя поры, включения, волосовины, флокены и сегрегацию. Подобные испытания позволяют приблизительно оценить размер зерна, толщину закаленного слоя, глубину цементации или разуглероживания и другие элементы гросс-структуры в сталях.
Оптические и физические методы.
Микроскопическое исследование.
Металлургический и (в меньшей степени) поляризационный микроскопы часто позволяют надежно судить о качестве материала и его пригодности для рассматриваемого вида применения. При этом удается определить структурные характеристики, в частности размеры и форму зерен, фазовые соотношения, наличие и распределение диспергированных инородных материалов.
Радиографический контроль.
Жесткое рентгеновское или гамма-излучение направляется на испытуемую деталь с одной стороны и регистрируется на фотопленке, расположенной по другую сторону. На полученной теневой рентгено- или гаммаграмме выявляются такие несовершенства, как поры, сегрегация и трещины. Произведя облучение в двух разных направлениях, можно определить точное расположение дефекта. Такой метод часто применяется для контроля качества сварных швов.
Магнитно-порошковый контроль.
Этот метод контроля пригоден лишь для ферромагнитных металлов – железа, никеля, кобальта – и их сплавов. Чаще всего он применяется для сталей: некоторые виды поверхностных и внутренних дефектов удается выявить нанесением магнитного порошка на предварительно намагниченный образец.
Ультразвуковой контроль.
Если в металл послать короткий импульс ультразвука, то он частично отразится от внутреннего дефекта – трещины или включения. Отраженные ультразвуковые сигналы регистрируются приемным преобразователем, усиливаются и представляются на экране электронного осциллографа. По измеренному времени их прихода к поверхности можно вычислить глубину дефекта, от которого отразился сигнал, если известна скорость звука в данном металле. Контроль проводится весьма быстро и зачастую не требует выведения детали из эксплуатации. См. также УЛЬТРАЗВУК.
Специальные методы.
Существует ряд специализированных методов контроля, имеющих ограниченную применимость. К ним относится, например, метод прослушивания со стетоскопом, основанный на изменении вибрационных характеристик материала при наличии внутренних дефектов. Иногда проводят испытания на циклическую вязкость для определения демпфирующей способности материала, т.е. его способности поглощать вибрации. Она оценивается по работе, превращающейся в теплоту в единице объема материала за один полный цикл обращения напряжения. Инженеру, занимающемуся проектированием строений и машин, подверженных вибрациям, важно знать демпфирующую способность конструкционных материалов. См. также СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ.
www.krugosvet.ru
Лабораторная работа №3 Механические испытания металлов
Цель работы: ознакомиться с испытательным оборудованием для определения основных механических характеристик; провести механические испытания предложенных марок сталей; по результатам испытаний определить предел прочности, предел текучести, предел пропорциональности, относительное удлинение, относительное сужение.
Приборы и оборудование: образцы, применяемые для различных видов испытаний; диаграммы растяжения.
Основные понятия.
Механические свойства - это характеристики материала, определяющие его поведение под действием приложенных внешних механических сил.
Механические свойства металлов определяют испытаниями специальных образцов.
Испытания механических свойств проводят при различных нагрузках – статических, динамических и циклических. Статические нагрузки медленно возрастают от нуля до максимальной величины; динамические возрастают быстро, за доли секунд; циклические нагрузки характеризуются многократным изменением по направлению или по величине. В соответствии с характером действующих нагрузок различают статические, динамические и усталостные испытания.
К статическим испытаниям обычно относят испытания на растяжение, сжатие, изгиб и на твердость; к динамическим – испытания на удар; циклическим способом проводят различные испытания металла на усталость.
По длительности приложения нагрузки механические испытания делятся на кратковременные и длительные. В большинстве случаев проводят кратковременные испытания длительностью несколько минут. Длительные испытания проводят, как правило, для определения механических свойств металлов, которым предстоит работать в особо ответственных конструкциях и сложных условиях в течение длительного периода времени.
В зависимости от температуры различают испытания при пониженной (ниже 0ºС), обычной (20ºС) и повышенной (выше 20ºС) температурах. Температуру испытания выбирают в зависимости от рабочей температуры изделий.
Испытание на растяжение
Механические свойства металлов наиболее полно могут быть установлены при статических испытаниях на растяжение гладких образцов. Испытание на растяжение проводят на специальных круглых образцах, а для листового материала на плоских образцах (см. рис.14), в соответствии с ГОСТ 1497-84.
Рис.14. образцы для испытаний на разрыв:
а – круглый; б - плоский
расчетная длина круглого образца l0 , мм обычно берется равной десяти или пяти диаметрам. Диаметр рабочей части нормального круглого образца равняется 20 мм. Образцы других размеров называют пропорциональными. Стандартные размеры которых приведены в табл.5.
При испытании на растяжение образец, установленный в захватах машины, деформируется при плавно возрастающей нагрузке, и характеристики свойств металла определяют в условиях одноосного напряженного состояния.
Образцы из разных материалов разрушаются в результате испытаний различно.
В процессе испытаний на растяжение на разрывных машинах записывается диаграмма в координатах нагрузка (Р, Н)– удлинение
(∆l, мм) образца (диаграмма растяжения).
Такая диаграмма вычерчивается автоматическим устройством, при постепенном увеличении растягивающего усилия вплоть до разрыва испытываемого образца. Диаграммы растяжения будут иметь вид, показанный на рис. 15.
При растяжении образец удлиняется, а его поперечное сечение непрерывно уменьшается.
Усилие, приходящееся на 1 мм2 поперечного сечения образца, называется напряжением и обозначается σ, МПа.
studfiles.net
Испытания металлов
Испытания металлов – это перечень исследований, проводимых на специальном оборудовании, с целью определения комплекса физико-механических свойств металла.
Коррозионные испытания в этой статье рассматривать не будем, о них поговорим отдельно.
Методы испытания металлов можно разделить на две основные группы: механические, определяющие физические свойства, и аналитические, определяющие состав и структуру металла.
Из группы механических испытаний можно выделить три основных вида:
- Испытания на растяжение или сжатие, определяют предел прочности, предел текучести при растяжении и при сжатии, кроме того, параллельно узнают данные пластических характеристик – относительное удлинение и сужение. Испытанию подвергают как специально изготовленные стандартные образцы (ГОСТ 1497-84), так и изделия в натурную величину – арматура, прутки или участки труб, если говорить об испытании на сплющивание.
- Испытание на ударный изгиб или так называемые ударные (динамические) испытания. В результате таких испытаний определяют ударную вязкость металла, испытывают стандартные образцы по ГОСТ 9454-78.
- Измерение твердости металлов и сплавов. Твердость можно определять и на специальных образцах, и на самом изделии, все зависит от метода измерения твердости. Для Роквелла не нужна особая подготовка поверхности, как и для Бриннеля. А вот для измерения твердости по Виккерсу, нужно готовить специальный шлиф.
Теперь, что касается аналитических испытаний металлов. Их два основных вида:
- Химический анализ, с его помощью определяют состав и количество элементов, из которых состоит металл или сплав. В зависимости от задач используют различные методы определения содержания элементов. Подробнее можно почитать в других наших статьях.
- При металлографическом анализе изучают структурное состояние металла. Ведь именно структура металла определяет все его механические свойства.
Мы в Компании «Металл-экспертиза» всегда подберем необходимый перечень испытаний, для решения любой Вашей задачи.
<<<предыдущая статья следующая статья>>>
metall-expertiza.ru
Механические испытания металлов
Различными методами
Порядок выполнения работы
1. Изучить принципиальное устройство приборов для определения твердости металлов: пресс Бринелля и пресс Роквелла.
2. Изучить порядок проведения замеров.
3. Произвести замеры твердости образцов на изученных приборах.
4. Оформить протоколы замеров.
Контрольные вопросы и задания.
13. Что такое твердость?
14. Методы определения твердости.
15. Сущность определения твердости по Бринеллю.
16. Режимы для определения твердости по Бринеллю.
17. Недостатки измерения твердости по Бринеллю.
18. Сущность определения твердости по Роквеллу.
19. Выбор шкалы, величины общей нагрузки и геометрической формы наконечника по Роквеллу.
20. Единицы измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу.
Приложение 1
Таблица сопоставления чисел твердости, определяемых
| По Роквеллу | По Бри нелю НВ | По Роквеллу | По Бри нелю НВ | По Роквеллу | По Бри нелю НВ | ||||||
| HRC | HRA | HRB | HRC | HRA | HRB | HRC | HRA | HRB | |||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | |||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | |||||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | ||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | |||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||
| - | - | - | - | - | - |
Работа № 3.
Цель работы: ознакомиться с испытательным оборудованием для определения основных механических характеристик; провести механические испытания предложенных марок сталей; по результатам испытаний определить предел прочности, предел текучести, предел пропорциональности, относительное удлинение, относительное сужение.
Приборы и оборудование: образцы, применяемые для различных видов испытаний;диаграммы растяжения.
Основные понятия. Механические свойства - это характеристики материала, определяющие его поведение под действием приложенных внешних механических сил.
Механические свойства металлов определяют испытаниями специальных образцов.
Испытания механических свойств проводят при различных нагрузках – статических, динамических и циклических. Статические нагрузки медленно возрастают от нуля до максимальной величины; динамические возрастают быстро, за доли секунд; циклические нагрузки характеризуются многократным изменением по направлению или по величине. В соответствии с характером действующих нагрузок различают статические, динамические и усталостные испытания.
К статическим испытаниям обычно относят испытания на растяжение, сжатие, изгиб и на твердость; к динамическим – испытания на удар; циклическим способом проводят различные испытания металла на усталость.
По длительности приложения нагрузки механические испытания делятся на кратковременные и длительные. В большинстве случаев проводят кратковременные испытания длительностью несколько минут. Длительные испытания проводят, как правило, для определения механических свойств металлов, которым предстоит работать в особо ответственных конструкциях и сложных условиях в течение длительного периода времени.
В зависимости от температуры различают испытания при пониженной (ниже 0ºС), обычной (20ºС) и повышенной (выше 20ºС) температурах. Температуру испытания выбирают в зависимости от рабочей температуры изделий.
Испытание на растяжение. Механические свойства металлов наиболее полно могут быть установлены при статических испытаниях на растяжение гладких образцов. Испытание на растяжение проводят на специальных круглых образцах, а для листового материала на плоских образцах (см. рис.14), в соответствии с ГОСТ 1497-84.
Рис. 14. Образцы для испытаний на разрыв:
а – круглый; б - плоский
Расчетная длина круглого образца l0 , мм обычно берется равной десяти или пяти диаметрам. Диаметр рабочей части нормального круглого образца равняется 20 мм. Образцы других размеров называют пропорциональными. Стандартные размеры которых приведены в табл.5.
Таблица 5
studlib.info
