Свойства при испытании на растяжение

Категория:
Металлы


Свойства при испытании на растяжение

Для оценки служебных качеств того или иного материала далеко не всегда необходимо определение всех многочисленных характеристик механических свойств. Однако имеются свойства, знание которых является обязательным при техническом использовании почти всех металлических материалов. К таким свойствам относятся: предел прочности (временное сопротивление) при растяжении, пределы пропорциональности, упругости и текучести, относительное удлинение, относительное сужение, твердость и некоторые другие.

Все они, кроме твердости и некоторых других, определяются при помощи испытаний на растяжение. В результате этих испытаний строятся так называемые диаграммы растяжения в координатных беях «напряжение—деформация», причем под деформацией здесь понимается увеличение длины образца.

Эта диаграмма состоит из прямолинейного и криволинейного участков.

Второй, криволинейный участок ab характеризуется появлением и развитием в металле пластической деформации. При этом упругая деформация также имеет место и непрерывно возрастает с увеличением действующего напряжения. В пределах этого участка связь между напряжением и удлинением не подчиняется закону прямой линии.

Точка а, лежащая на границе между прямолинейным и криволинейным участками диаграммы, характеризует такое состояние материала, когда в результате увеличения действующего напряжения в нем вот-вот должно начаться развитие пластической деформации. Однако в точке а деформация еще не появилась, вследствие чего эта граничная точка характеризует предельное состояние материала, а соответствующее ей напряжение является пределом упругости.

При испытании некоторых материалов, например малоуглеродистой отожженной стали, получается диаграмма с так называемой площадкой текучести. Однако значительная часть технически важных металлов характеризуется диаграммой растяжения, не имеющей такой площадки.

Она не дает значений истинных напряжений в образце в течение всего процесса растяжения. Поперечное сечение образца в процессе испытания непрерывно уменьшается. В границах упругих деформаций уменьшение поперечного сечения чрезвычайно невелико и им можно пренебречь. С началом заметной пластической деформации оно становится все более значительным. От точки, соответствующей пределу упругости, до точки максимума кривой, имеет место равномерное поперечное сужение, одинаковое по всей длине образца. Далее у пластичных материалов сужение приобретает местный характер. При этом на образце возникает так называемая шейка. В зоне шейки происходит значительное увеличение истинных напряжений. Это объясняется сильным наклепом и упрочнением материала в результате пластической деформации при образовании шейки. Однако общая нагрузка, действующая на образец, а также условное напряжение, получаемое как отношение нагрузки к исходной площади поперечного сечения, уменьшаются. Вследствие этого и наблюдается кажущееся на первый взгляд странным понижение напряжений на диаграмме растяжения, вычерчиваемой самописцем.

Для объективной оценки процесса растяжения строят истинную диаграмму «напряжение—деформация». При этом напряжение определяется как отношение нагрузки к наименьшей площади поперечного сечения образца в шейке в каждый данный момент испытания.

Истинная диаграмма растяжения схематически представлена на рис. 75. Здесь же дана для сравнения условная диаграмма. Прямолинейные участки и частично криволинейные, соответствующие незначительным изменениям поперечного сечения образца, у обеих диаграмм совпадают. Однако при больших деформациях в области диаграммы, соответствующей равномерному сужению, и особенно в той части, которая соответствует образованию шейки, истинная диаграмма располагается выше условной.

Диаграмма растяжения дает возможность определить важнейшие пределы, а именно предел пропорциональности, текучести и прочности.

Предел пропорциональности (условный) олц представляет собой напряжение, при котором отступление от линейной зависимости между напряжениями и деформациями достигает такой величины, когда тангенс угла, образуемого кривой деформации с осью напряжений, увеличивается на 50% своего первоначального значения.

Предел текучести (физический) or представляет собой напряжение, при котором образец может деформироваться без заметного увеличения нагрузки.

Величины пределов пропорциональности и текучести, определенные по условной диаграмме, практически не отличаются от величин соответствующих пределов, подсчитанных по данным истинной диаграммы. Это объясняется тем, что площади поперечных сечений исходного и деформированного образцов при пластической деформации, соответствующей этим пределам, практически равны.

Рис. 1. Истинная (в) и условная (б) диаграммы растяжения

Предел прочности (временное сопротивление) при растяжении at представляет собой условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца. При этом напряжении на образцах из пластичных материалов начинает образовываться шейка, что означает локализацию процесса пластического деформирования.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум