Механические свойства

Механические свойства конструкционных материалов характеризуют техническую пригодность материала под воздействием внешних нагрузок.

Во многих случаях металлические материалы в конструкциях работают под статическими нагрузками. Поэтому для определения механических свойств широко используют статические испытания

В зависимости от характера действия, нагрузки могут быть (рис 2.4.)

а) б) в) г) д)

Рис. 2.4. Основные виды нагрузок:

а – растяжение; б – сжатие; в – изгиб; г – кручение; д – срез.

К основным механическим свойствам относятся:

1. Показатели прочности (рис. 2.5.).

Прочность – способность твердого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием нагрузок статических (растяжение, изгиб и кручение) или динамических (срез).

- предел текучести σ_т (МПа) –растягивающее напряжение, при котором деформация начинает расти без увеличения нагрузки:

σ_т = P_т/F₀,

где: F_о – начальная площадь образца, мм².

- предел прочности при растяжении σ_в (МПа) -условное напряжение, получаемое делением максимальной нагрузки Р_В на площадь поперечного сечения F:

σ_в = P_в/F₀.

Рис. 2.5. Диаграмма нагрузка-деформация:

Р_пц – нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности (Н);

Р_уп – нагрузка, при которой образец получает только упругую деформацию (Н); Р_т – нагрузка при пределе текучести (Н); Р_В – максимальная нагрузка, соответствующая пределу прочности материала (Н); Р_к – нагрузка в момент разрушения образца (Н).

- предел пропорциональности σ_пц (МПа) –напряжение, ниже которого материал ведет себя как упругий.

σ_пц = P_пц/F₀,

-ударная вязкость а_н(рис.2.6.) – оценочная величина, определяющая вязкость материалов при изломе образца и установления их склонности к переходу из вязкого в хрупкое состояние:

а_н = А/F,

где: А – работа затраченная на разрушение образца, МН·м;

F – площадь поперечного сечения образца в месте надреза, мм²:

А = Р(Н – h),

где: Р – масса маятника, МН;

Н,h – высота подъема маятника до и после удара, мм.

Рис. 2.6. Схема испытания на ударную вязкость.

2. Показатели пластичности(рис. 2.7.)

Пластичность –способность материала к изменению геометрических размеров под действием внешних сил.

Рис. 2.7. Схема испытания на растяжение.

- относительное удлинение δ (%) – величина, на которую удлиняется образец металла при его испытании на растяжение:

δ = (L – L₀)/L₀·100%,

Рис. 2.8. Схема определения твердости по методу Бринелля.