ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Способы определения механических свойств из "Термист " Прн высоких температурах металлы ведут себя несколько иначе, чем при обычных. Особенность эта заключается в том, что металл при высокой температуре даже под действием постоянной нагрузки постепенно деформируется, как бы ползет . Это явление и -называется ползучестью. Строго говоря, явление ползучести проявляется при всех температурах, но при обычных (комнатных) температурах эта деформация в результате ползучести настолько незначительна, что ее трудно даже обнаружить. При высоких же температурах (400—800°) удлинение в результате ползучести имеет очень малые, но вполне измеримые значения. Склонность металло-в к ползучести характеризуется пределом ползучести, под которым понимается такое напряжение, которое при данной температуре вызывает определенное относительное удлинение (1%) за определенное время (например, за 1000 часов). В отличие от значений предела прочности и предела упругости, которые имеют для даиного материала в данном его состоянии (отожженном, закаленном и т. д.) одно единственное значение, предел ползучести имеет для одного и того же материала в одном и том же состоянии разные значения при различных температурах. [c.25] Для определения калсдого свойства существуют свои способы и свои приемы, или своя методика. [c.25] Определение предела прочности, предела упругости и пластичности производится одновременно при испытании одного образца. Для этого поступают так. Из того металла, механические свойства которого желают определить, вытачивают круглый образец (фиг. 2). Образец состоит из средней рабочей части и двух головок, которые помещаются в захваты разрывной машины. Обычно диаметр рабочей части образца делают равным 10 мм, а длину рабочей части (между двумя метками, нанесенными керном) равной 50 мм. Применяют иногда образцы и других размеров, например с диаметром 5 мм и с длиной рабочей части 25 мм. [c.25] Образец помещают в захваты разрывной машины и начинают растягивать. В процессе испытания производят запись (регистрацию) величины силы, растягивающей образец, и его удлинения. Обычно такую запись производит сама разрывная машина. По окончании испытания, когда образец будет разорван, получается кривая растяжения, изображенная на фиг. 3. Рассмотрим эту кривую. [c.25] Каждая точка кривой соответствует определенному значению силы и определенной величине удлинения. Например, точке е соответствует сила Р , величину которой можно вычислить по масштабу на вертикальной оси, и удлинение Овх. [c.26] Всякая сила, превосходящая Р и создающая в образце напряжения выше предела упругости а , вызывает уже не только упругое, но и пластическое удлинение. [c.26] Большой интерес представляет участок П кривой растяжения. Когда сила, растягивающая образец, достигнет значения Рт, образец начинает быстро удлиняться ( течь ), хотя увеличения силы в это время не происходит. Поэтому участок называется площадкой текучести. В конце, площадки текучести, т. е. в точке t, удлинение образца становится равным Otl. Это удлинение состоит из двух частей упругого удлинения 0в1 и пластического (остаточного) удлинения 61 1. Если в этот момент закончить испытание и, вынув образец из машины, измерить длину его рабочей части, то окажется, что он удлинился на величину, равную (с учетом масштаба) e t . [c.27] Предел упругости и предел текучести служат численной характеристикой упругости металла. Какой же из этих пределов точнее характеризует упругость металла Конечно, предел упругости. Но определение его при испытании образца довольно сложно трудно на кривой растяжения точно указать точку е, где прямая линия О,, переходит в кривую еТ1. С другой стороны, определение предела текучести значительно проще на кривой растяжения отчетливо видна площадка текучести. Вот поэтому, а также потому, что прелел упругости и предел текучести численно очень близки между собой (см. наши вычисления), обычно упругость металлов характеризуют пределом текучести. Во всех стандартах на сталь, алюминиевые и другие сплавы указываются значения именно предела текучести, а не значения предела упругости. [c.27] По мере дальнейшего увеличения растягивающей силы происходит все большее и большее удлинение образца (кривая растяжения распространяется вправо). В какой-то момент сила достигнет наибольшего значения Рд. В это время в образце получается местное сужение ( шейка ), диаметр образца быстро уменьшается, и, наконец, образец разрывается на две части (точка /сна диаграмме). [c.27] Разделим теперь усилие в момент разрыва (3400 кг) на полученное значение поперечного сечения и получим 88 кг/мм-. Это истинное напряжение в момент разрыва. Как оно и должно быть, это напряжение больше значения предела прочности. И объясняется это тем, что при вычислении предела прочности мы делили усилие на первоначальную площадь поперечного сечения. Так мы поступали и при вычислении предела текучести. [c.28] Казалось бы, так поступать неправильно мы делим на первоначальное значение поперечного сечения, тогда как в процессе испытания поперечное сечение уменьшается, т. е. мы получаем заниженные значения предела прочности, предела текучести и т. д. Но зато при таком способе вычисления предела прочности и предела текучести мы имеем возможность очень просто вычислять усилия, которые в состоянии выдержать наша деталь, умножив значение ее поперечного сечения на предел прочности того материала, из которого она изготовлена. Заметим к тому же, что значение предела текучести, вычисляемое путем деления на первоначальную площадь, и значение истинного предела текучести почти одинаковы в этот период испытания шейки еше нет и поперечное сечение почти не изменилось. [c.28] Допустим, что наш образец имел начальную длину /о = 50 мм, а после испытания длина обеих его половин стала /=62 хм (см. фиг. 2). [c.28] Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность металлов. Чем выше относительное удлинение и относительное сужение, тем более пластичен металл. [c.29] Таким образом, при одном испытании на растяжение получаются одновременно четыре величины предел прочности, предел текучести, относительное удлинение и относительное сужение, характеризующие пластичность металла. Таким образом, испытание на растяжение очень разносторонне характеризует механические свойства металлов. Вот почему этот вид испытания так широко применяется в заводской практике. [c.29] СЛОИ образца испытывают пр и каждом его обороте (цикле) попеременно то растяжение, то сжатие. Так как растяжение и сжатие противоположны по направлению, то говорят, что при испытании на выносливость в материале возникают знакопеременные напряжения. [c.31] Для каждого из испытуемых образцов подбирается свое значение напряжения. Для первого образца напряжение берется несколько меньше значения его предела прочности. После того как первый образец, выдержав какое-то количество оборотов (циклов), сломается, его заменяют вторым образцом. Нагрузку немного уменьшают для того, чтобы образец испытывался при меньшем напряжении. В результате уменьшения напряжения образец выдерживает несколько большее количество оборотов (циклов) и тоже, конечно, ломается. Так продолжают испытание всех образцов, каждый раз уменьшая напряжение. Когда испытание всех образцов закончено, строят по точкам плавную кривую на диаграмме (фиг. 7) в координатах по вертикальной оси — напряжения, по горизонтальной оси — количество циклов. То напряжение, которое выдерживает стальной образец, не разрушаясь, в течение 5 000 000 циклов, принимают за предел выносливости испытуемой стали. Установлено, что если сталь выдерживает без разрушения указанное число циклов, то она может выдержать н любое большее количество циклов, если, конечно, напряжения в ней не будут превосходить предела выносливости. [c.31] Для определения предела выносливости алюминиевых сплавов количество циклов доводят до 100 000 000. [c.31] При расчете деталей, работающих при переменных и в особенности при знакопеременных напряжениях, допускаемые нaпpяжeJ ния вычисляют, исходя не из предела текучести, а из значений предела выносливости. [c.31] Твердость определяется почти после каждой термической обработки детали. Многие металлы, в частности стали, способны очень сильно изменять твердость при термической обработке. Часто по твердости можно судить о том, насколько правильно была произведена термическая обработка. Вот почему в заданиях на термическую обработку и в технических требованиях обычно указывается твердость, которую должна иметь деталь после проведения данной термической обработки. Испытание твердости производится очень быстро и просто. [c.31] Отпечаток, получаемый на испытываемом металле при определении его твердости по Бринеллю. [c.32] Вернуться к основной статье