ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механические методы испытания металлов и сварных соединений из "Металловедение " Металлы, используемые в теплотехнике, подвергают механическим испытаниям на растяжение, твердость и ударную вязкость. Сварные соединения испытывают на растяжение, ударную вязкость, загиб или сплющивание. [c.59] При испытании на растяжение образцы растягиваются двумя плавно возрастающими силами Р, которые должны быть приложены строго по оси образца. [c.59] Плоские и круглые образцы имеют головки, которые помещают в захваты испытательной машины. [c.59] На рис. 45, а показана типичная диаграмма растяжения образца низкоуглеродистой стали. При растяжении образца от точки О до точки А в образце возникают упругие деформации. После раз-гружения образца они полностью исчезают. Линия ОА — прямая. При разгружении образца от силы Ра, соответствующей точке А на диаграмме, до полного исчезновения растягивающей силы линия разгружепия совпадает с прямой ОА. [c.60] Способность металла сопротивляться упругим деформациям, или иначе его жесткость, определяется модулем нормальной упругости. Модуль упругости — коэффициент пропорциональпостп между растягивающим напряжением и соответствующим ему относительным удлинением в пределах области упругих деформаций а = Ее, где Е — модуль упругости е — относительное удлинение. [c.61] Наклон кривой растяжения на прямолинейном участке ОА зависит от модуля упругости испытываемого материала и жесткости машины для испытания на растяжения. Непосредственно по кривой растяжения модуль упругости определить нельзя. Но чем больше модуль упругости испытываемого металла, тем круче прямая ОА. [c.61] Напряжение, вызывающее в образце остаточную деформацию 0,001%, называется пределом пропорциональности. [c.62] В процессе пластической деформации металла происходят сдвиги одних частей кристаллов относительно других. При снятии нагрузки сдвиги сохраняются. На рис. 46 показана микроструктура образца технического железа после пластической деформации. Хорошо видны границы между зернами и линии сдвига. При значительной пластической деформации зерна вытягиваются вдоль направления растяжения образца. [c.62] Когда сила достигнет величины Рт, дальнейшее растяжение образца от точки В до точки С не вызывает его упрочнения. На диаграмме растяжения получается горизонтальный участок ВС. Говорят, что в это время сталь течет . Силу Рт. вызывающую самопроизвольный рост пластической деформации, называют нагрузкой на пределе текучести. Она зависит от геометрических размеров образца и испытываемого материала. [c.62] Если напряжение в конструкции превысит предел текучести, в ней возникнут значительные остаточные деформации. Например, при достижении передела текучести в трубе из-за слишком высокого внутреннего давления происходит остаточное увеличение диаметра и утонение стенки — раздутие. [c.62] После достижения точки С дальнейшее растяжение образца возможно только при увеличении растягивающей силы. В процессе пластической деформации происходит упрочнение металла образца. До точки О пластическая деформация вызывает равномерное уменьшение площади поперечного сечения рабочей части образца. В точке О в образце возникает местное сужение — шейка. Площадь поперечного сечения образца резко уменьшается и скорость его деформирования начинает превышать скорость перемещения нижнего захвата (напомним, что нагружение образца осуществляется перемещением нижнего захвата вниз со скоростью 2 лж/лин). На участке ОЕ деформация образца происходит при все уменьшающейся растягивающей силе. В точке Е образец разрушается под действием силы Р . [c.63] Если напряжение в конструкции достигнет предела прочности, то произойдет ее разрушение. Например, если внутреннее давление вызовет в трубе напряжение, равное пределу прочности, то труба разорвется. Чтобы металл работал надежно в теплотехнических конструкциях и деталях, кроме определенной прочности, он должен иметь определенный запас пластичности. Детали машин и элементы стальных конструкций имеют сложную форму. Напряжения в них распределяются неравномерно. В местах резких переходов от толстых сечений к тонким, около выточек, галтелей, около буртиков (усилений) и подкладных колец сварных швов, получается концентрация напряжений. Местные напряжения могут быть в несколько раз выше средних. Для пластичного материала это не очень опасно. За счет весьма малых пластических деформаций произойдет перераспределение и выравнивание напряжений без искажения размеров всей детали или элемента конструкции. Если же металл хрупок, то в местах концентрации напряжений могут образоваться трещины. В результате эти трещины могут привести к разрушению всей детали или конструкции. [c.63] Пластичность металла необходима также для того, чтобы его можно было обрабатывать давлением. [c.63] Характеристиками пластических свойств металла являются относительное удлинение и поперечное сужение. [c.63] Для одного и того же металла относительное удлинение бщ, определенное на десятикратном образце, меньше относительного удлинения 65, определенного на пятикратном образце. Поэтому относительные удлинения различных материалов следует сравнивать по результатам испытаний образцов одинаковой кратности. [c.64] Относительное поперечное сужение не зависит от длины образца. [c.64] На растяжение испытывают также сварные стыки труб паровых котлов. Для проверки качества сварных стыков из трубчатых элементов поверхностей нагрева с толщиной стенки менее 12 мм вырезают 1 % стыков, сваренных одним сварщиком, но не менее двух стыков каждого диаметра. Для контроля качества сварных стыков трубопроводов с толщиной стенки более 12 мм сваривают контрольный стык до начала сварки монтажных стыков трубопроводов, чтобы успеть внести коррективы в технологию сварки, если результаты испытаний окажутся неудовлетворительными. Стыки, вырезанные из поверхностей нагрева, и контрольные стыки на заводах и монтажных площадках подвергают соответствующей термической обработке, после чего из них изготавливают по два образца для испытания на растяжение (рис. 47). При кислородной вырезке заготовки должны иметь припуск на механическую обработку, обеспечивающий отсутствие зоны термического влияния в рабочей части образца. Окончательную форму образцам придают при помощи механической обработки. [c.64] На образец в месте, обозначенном буквой М на рис. 47, ставят клеймо. [c.64] Для испытания сварного соединения на растяжение применяют плоский образец, в рабочую часть которого входит вся толщина сварного шва. В образец обязательно должна попасть околошов-ная зона, в которой в процессе сварки или после нее происходит перекристаллизация металла. Усиление сварного шва и остатки подкладного кольца должны быть сняты заподлицо с основным металлом. [c.64] Максимальную растягивающую силу относят к площади поперечного сечения трубы до испытания и определяют таким образом предел прочности сварного соединения. [c.65] Вернуться к основной статье