Упругое и пластическое деформирование металлов. Испытания металлов

Твёрдость по методу царапания определяется в условиях местного разрушения металла, а не в условиях упругого и пластического деформирования, как это имеет место при определении твёрдости по методам вдавливания, качания и отскока. Поэтому между величинами твёрдости, определёнными царапанием, и другими методами испытаний твёрдости, а также характеристиками упругости и прочности (о , 0 , а ), нет надёжных соотношений. В процессе образования царапины металл сна- [c.10]

Как известно, под твердостью понимается способность металла сопротивляться проникновению в него через его внешнюю поверхность твердого, малодеформирующегося наконечника (индентора) в форме шара, конуса, пирамиды и др. Испытание на твердость, вернее на вдавливание, можно рассматривать как одну из разновидностей механических испытаний, при котором металл претерпевает последовательно три стадии нагружения упругую, пластическую и разрушение. При этом в зависимости от того, в какой области производится вдавливание, можно определять механические характеристики сопротивления упругому, пластическому деформированию и разрушению. [c.317]

Изучение влияния условий нагружения на характер изменения остаточных напряжений II рода показало [34], что при упруго-пластическом деформировании железа (выше предела выносливости) в воздухе уже при малой базе числа циклов нагружения (10 — 5 10 циклов) остаточные напряжения растут до 300—350 МПа и при дальнейшем увеличении базы испытания изменяются мало. В присутствии такой поверхностно-активной среды, как 2 %-ный раствор олеиновой кислоты в вазелиновом масле, характер изменения остаточных напряжений существенно меняется. При малых базах испытания уровень напряжений ниже, чем при испытании в воздухе, а при больших базах — значительно выше и достигает 900 — 950 МПа. Отсюда следует, что поверхностно-активные среды уменьшают энергию выхода на поверхность дислокаций и при напряжениях, превышающих предел выносливости, упрочнение металла происходит медленнее, но степень упрочнения с увеличением числа циклов нагружения значительно выше, чем при испытании в воздухе. При этом по данным рентгеновского анализа зерна феррита в поверхностно-активных средах более интенсивно дробятся на различно ориентированные субзерна, что выражается в большой степени наклепа. При низких уровнях напряжений вследствие охвата пластическим течением большого количества зерен поверхностно-активная среда разупрочняет металл. [c.16]

В опубликованной литературе нет материалов, освещающих влияние деформации (упругой или пластической) на износ в виде определенных закономерностей, связывающих износостойкость с величиной и характером деформации. А. К. Зайцев на основе анализа ряда работ указал, что существует благоприятный и неблагоприятный наклеп с точки зрения его влияния на износ, так как в ряде случаев испытания пластически деформированных металлов на изнашивание [c.236]

Однако, при испытании данных соединений, в силу специфики их деформирования за пределами упругости (например, линия разветвления пластического течения металла F-образной мягкой прослойки не совпадаете осью симметрии соединения, см. соотношение (3.36) и рис 3.25), возникает аластичеекий изгиб образцов, изменяющий схем нагружения и приводящий к искажению получаемых значений Одним из приемов, позволяющих компенсировать пластический изгиб образцов, яв.ляется способ их испытаний, основанный на использовании контейнера. [c.162]

Выбранные нами жидкие среды при испытании на одинаковых уровнях циклического нагружения выше предела выносливости увеличивают, хотя не в одинаковой мере, продолжительность периода / и уменьшают абсолютное приращение стрелы прогиба по сравнению с теми же параметрами на воздухе (см. рис. 35), что в значительной мере обусловлено охлаждающим действием среды. Сравнительный анализ изменения прогиба образцов в инактивной и поверхностно-активной средах показывает, что более интенсивно в периоде / упруго-пластическое деформирование металла протекает в поверхностно-активной среде. В периоде // в обоих средах наблю-дется стабилизация величины прогиба, стадия ускоренного упрочнения отсутствует. По сравнению с воздухом в сухом очищенном вазелиновом масле заметно возрастает время до разрушения стали в области высоких напряжений и несколько повышается ее предел выносливости (рис. 36), что связано с охлаждением, а также частичной изоляцией металла от влияния воздуха. Поверхностно-активная среда в данном случае снижает предел выносливости, поскольку, с одной стороны, в результате адсорбцион- [c.79]

В связи с влиянием нестабильности структуры и механических свойств металлов на их сопротивление уста-лости при повышенных температурах, это сопротивление определяется не только числом циклов, но и длительностью действия переменных напряжений, т. е. частотой их изменения. При этом на результатах высокотемпег ратурных усталостных испытаний сказывается также неравномерность распределения напряжений, так как их упруго-пластическое перераспре деление зависит от скорости деформирования. Более сопоставимыми являются данные испытаний, выраженные в истинных напряжениях или ампли- [c.216]

Установив основное уравнение (i), Кулон углубляется в более тщательное изучение механических свойств материалов, из которых изготовляется проволока. Для каждого типа проволоки об находит предел упругости при кручении, превышение которого приводит к появлению некоторой остаточной деформации. Точно так же он показывает, что если проволока подвергнута предварительно первоначальному закручиванию далеко за предел упругости, то материал в дальнейшем становится более твердым и его предел упругости повышается, между тем как входящая в уравнение (i) величина i остается неизменной. С другой сторны, путем отжига он получает возможность снизить твердость, вызванную пластическим деформированием. Опираясь на эти опыты, Кулон утверждает, что для того, чтобы характеризовать механические свойства материала, необходимы две численные характеристики, а именно число i, определяющее упругое свойство материала, и число, указывающее предел упругости, который зависит от величины сил сцепления. Холодной обработкой или быстрой закалкой можно увеличить эти силы сцепления и таким путем повысить предел упругости, но в нашем распоряжении нет средств, способных изменить упругую характеристику материала, определяемую постоянной 1. Для того чтобы доказать, что это заключение распространяется также и на другие виды деформирования. Кулон проводит испытания на изгиб со стальными брусками, отличающимися один от другого лишь характером термической обработки, и показывает, что под малыми нагрузками они дают тот же прогиб (независимо от своей термической истории), но что предел упругости брусьев, подвергшихся отжигу, получается значительно более низким, чем тех, которые подвергались закалке. В связи с этим под большими нагрузками бруски, подвергшиеся отжигу, обнаруживают значительную остаточную деформацию, между тем как термически обработанный металл продолжает оставаться совершенно упругим, поскольку термическая обработка повышает предел упругости, не оказывая никакого влияния на его упругие свойства. Кулон вводит гипотезу, согласно которой всякому упругому материалу свойственно определенное характерное для него размещение молекул, не нарушаемое малыми упругими деформациями. При превышении предела упругости происходит какое-то остаточное скольжение молекул, результатом чего является увеличение сил сцепления, хотя упругая способность материала сохраняется при этом прежней. [c.69]

Введение. Известно, что при нормальных температурах влияние фактора времени на деформирование металлов за пределом упругости заметно проявляется при высоких скоростях нагружения (деформирования). Вместе с тем процессы, в которых скорости деформаций составляют (10 10 )с принято считать процессами, которым отвечает диапазон собственно пластического деформирования. Под этим подразумевается, что при данных скоростях процесс деформирования металлов близок к равновесному, а соответствующие деформации значительно превосходят деформации, обусловленные временными эффектами (ползучесть, релаксация и т.д.), что позволяет рассматривать их как собственно пластические. Однако даже при упомянутых скоростях процесс деформирования, строго говоря, не является равновесным. В этом можно убедиться, если, например, в эксперименте на одноосное растяжение при испытании резко изменить скорость нагружения (деформирования) или сделать остановку нагружения, осуществляя вьщержку материала под постоянной нагрузкой, а затем продолжить нагружение. Опыты [1—4], выполненные по таким программам, показьшают, что особенности реализации программы испытания во времени отражаются на виде диаграммы растяжения. Так, в первом случае точке резкого изменения скорости отвечает излом на диаграмме о-е [1-3], а во втором случае при выдержке материала под постоянной нагрузкой происходит накопление деформаций (ползучесть), чему соответствует горизонтальный участок на диаграмме [2—4]. Отмеченные особенности диаграмм указывают на существенную неравновесность процесса деформирования. Вместе с тем влияние на диаграмму деформирования способа реализации программы испытаний во времени носит локальный характер. При удалении от места изменения скорости или этапа выдержки получающиеся зависимости о-е сближаются с зависимостью а-е, отвечающей испытанию с постоянной скоростью нагружения. Это указьшает на то, что процесс деформирования вновь становится близким к равновесному ( квазиравновесным ). Так как при малых скоростях испытаний отклонения зависимостей о—е от соответствующей зависимости для постоянной [c.29]

При определении величин Ов (или оо.г), соответствующие им нагрузки обычно относят к первоначальной площади поперечного сечения образца. Однако у пластичных металлов при напряжениях, превышающих as, площадь поперечного сечения непрерывно уменьшается, а при напряжении, равном у образцов при испытании образуется шейка. Поэтому более правильно относить нагрузку не к первоначальной площади поперечного сечения образца, а к действительной, образующейся в процессе деформирования. Такое напряжение называют истинным, а диаграмму, показывающую зависимость между истинным напряжением 5 и истинным удлинением е — диаграммой истинных напряжений, (рис. 2, а). Предел текучести на диаграмме истинных напряжений обозначают55, а напряжение, при котором происходит разрушение, —5к. Величина 5 для хрупких металлов равна Ств, а для пластичных всегда больше а . На диаграмме истинных напряжений имеется два участка прямой участок ОА соответствует стадии упругой деформации, а участок АВ — стадии пластической деформации. Пластиче- [c.14]

Поскольку условия резания пластмасс отличаются от условий деформирования при механических испытаниях, ряд авторов [27], [85], [88], [105] провели изучение характера стружкообразования при резании текстолита, гетинакса и различных стеклопластиков и показали, что в широком диапазоне режимов резания и геометрических параметров инструмента стружка образуется в виде отдельных элементов (стружка надлома) и что пластические деформации в срезаемом и подрезцовом слоях отсутствуют. Основная работа резания при этом направлена на преодоление трения и упругих деформаций. Увеличению трения, особенно по задней поверхности, способствует усиленное упругое восстановление обработанной поверхности (до 80%) [60], что не наблюдается при обработке металлов. Этим объясняется и тот факт, что при обработке пластмасс режущий инструмент изнашивается преимущественно по задней поверхности с сильным округлением режущей кромки. [c.10]

Образование пластической деформации в отдельных кристаллах образца происходит уже в начальной (упругой) стадии испытания. Однако эти деформации настолько малы, что не обнаруживаются обычными приборами дпя измерения малых деформаций. С увеличением нагрузки пластическая де юрмация начинает накапливаться в микрообъемах образца, а с наступлением текучести эти очаги пшстической де рмации, спиваясь, захватывают уже макрообъе образца металла. Необратимо деформированные области образца оказывают повышенное сопротивление дальнейшему деформированию (материал упрочняется), и поэтому пластические деформации начинают развиваться в зонах, еще не подверженных этим деформациям. В дальнейшем пластическая деформация, пертходя от одной зоны к другой, распростр>аняется на весь объем рабочей части образца. Осс нно наглядно фронт распространения пластической деформации вдоль образца можно наблюдать при испытании плоских полированных образцов. На поверхности таких образцов в момент возникновения очагов пластической деформации появляются темные наклонные полосы, которые, как правило, с осью образца составляют углы, приблизительно равные 45 (линии Людерса — Чернова). Эти линии представляют собой микроскопические неровности, возникающие вследствие необратимых сдвигов, происходящих в кристаллах под действием наибольших касательных напряжений. [c.74]

Неравномерность распределения напряжений в деталях и сварных соединениях оказывает огромное влияние на их несущую способность. Определение напряженно-деформированного состояния имеет двоякое назначение во-первых, знание распределения напряжений и деформаций от эксплуатационных нагрузок позволяет судить о степени напряженности металла в различных точках детали, во-вторых, без исчерпывающего описания напряжений и деформаций, в том числе и при высоких их уровнях, невозможно определить многие современные механические характеристики металлов после проведения испытаний образцов. Если в первом случае часто удается ограничиться упругой картиной деформаций, то во втором случае, как правило, необходим учет пластических деформаций и момента наступления разрущения. Второй сщ ай определения напряжений и деформаций самым непосредственным образом связан с критериялш прочности и пластичносш. [c.69]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...