Относительное сужение

Механические свойства металлов. Характеристики прочности, пластичности, упругости, твёрдости и ударной вязкости.

Механические свойства характеризуют способность материала сопротивляться деформации и разрушению под действием приложенных нагрузок.

К основным механическим свойствам металлов относят: прочность, упругость, пластичность, твердость, ударную вязкость.

Прочность, упругость и пластичность изучаются при испытаниях на растяжение.

Прочность – способность материалов выдерживать нагрузки без разрушения, т.е сопротивление материала деформации и разрушению.

Упругость– способность материалов изменять форму под действием нагрузки, и возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузки.

Пластичность– способность материала под действием нагрузки изменять, не разрушаясь, свою форму и размеры и сохранять остаточные деформации после устранения этих сил.

Пластичность, т.е. способность деформироваться без разрушения, характеризуется изменениями размеров образца. При испытании на разрыв определяют следующие характеристики пластичности:

Относительное удлинение

δ=(l_k-l₀)/ l₀*100%

относительное сужение

где l_к, F_к — соответственно, длина рабочей части и площадь поперечного сече­ния образца после разрыва.

Рассчитанные характеристики механических свойств после испытания на растяжение заносятся в протокол.

Твердость - сопротивление материала местной пластической деформации, возникающей при внедрении в него более твёрдого тела, например наконечника (индентора)

Ударная вязкость – способность материала сопротивляться действию ударных нагрузок.

Первое требование, предъявляемое к большинству изделий – достаточная прочность.

Многие изделия, кроме общей прочности, должны обладать ещё особыми свойствами в зависимости от назначения, условий обработки или эксплуатации. Например режущие инструменты должны обладать высокой твёрдостью, для изготовления рессор и пружин применяют специальные стали, обладающие высокой упругостью. Вязкие материалы идут на изготовление деталей, которые при работе подвергаются ударной нагрузке, пластичные материалы можно обрабатывать давлением.

Механические свойства определяются по результатам механических испытаний.

Механические испытания – это определение механических свойств материалов и изделий различными способами.

По характеру изменения во времени действующей нагрузки механи­ческие испытания могут быть статическими (на растяжение, сжатие, изгиб, кручение), динамическими (на ударный изгиб) и циклическими (на усталость).

По воздействию температуры на процесс их делят на испытания при комнатной температуре, низкотемпературные и высокотемпературные (на длительную прочность, ползучесть) при наличии надрезов и исходных трещин.

Статические испытанияпроводятся при воздействии на образец с определенной скоростью постоянно действующей нагрузки, возрастающей весьма медленно. Статические испытания на растяже­ние относятся к наиболее распространенным. Свойства, определяемые при этих испытаниях, приведены в многочисленных стандартах по техническим условиям на материалы. К статическим относятся испытания на растяжение, сжатие, изгиб, кручение.

Динамические испытания характеризуются приложением к образцу ударной нагрузки и значительной скоростью деформации. Длительность ис­пытания не превышает сотен долей секунды. Динамические испытания чаще всего проводят по схеме ударного изгиба образцов с надрезом.

Циклические испытанияхарактеризуются многократными измене­ниями нагрузки по величине и по направлению. Примером испытаний явля­ются испытания на усталость, они длительны и по их результату определяют число циклов до разрушения при разных значениях напряжения. В конечном итоге находят предельные напряжения, которые образец выдерживает без разрушения в течение определенного числа циклов нагружения.