Статические испытания механических свойств. Диаграмма растяжения металлов.

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

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).

Статические испытанияпроводятся при воздействии на образец с определенной скоростью постоянно действующей нагрузки. Скорость деформации составляет от 10^-4 до 10^-1 с^-1. 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.

Рис. 1 Статические испытания на растяжение:

а – схема испытания; б – диаграмма растяжения

При статических испытаниях на растяжение определяют величины,

характеризующие прочность, пластичность и упругость материала. Испытания

производятся на цилиндрических (или плоских) образцах с определенным

соотношением между длиной l0 и диаметром d0. Образец растягивается под

действием приложенной силы Р (рис. 1,а) до разрушения. Внешняя нагрузка

вызывает в образце напряжение и деформацию. Σ — это отношение силы Р к

площади поперечною сечения F, Мпа:

Деформация характеризует изменение размеров образца под действием нагрузки,

%:

где: l— длина растянутого образца.

Деформация может быть упругой (исчезающей после снятия нагрузки) и

пластической (остающейся после снятия нагрузки).

При испытаниях стоится диаграмма растяжения, представляющая собой

зависимость напряжения от деформации. На рис. 1,б приведена такая диаграмма

для низкоуглеродистой стали. После проведения испытаний определяются

следующие характеристики механических свойств.

Предел упругости σу— это максимальное напряжение при котором в образце

не возникают пластические деформации.

Предел текучести σТ — это напряжение, соответствующее площадке

текучести на диаграмме растяжения (рис. 1,6). Если на диаграмме нет площадки

текучести (что наблюдается для хрупких материалов), то определяют условный предел текучести σ0,2 — напряжение, вызывающее пластическую деформацию,

равную 0,2%.

Предел прочности (или временное сопротивление) σв — это напряжение,

отвечающее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец при

испытании.

Относительное удлинение после разрыва δ — отношение приращения длины

образца при растяжении к начальной длине l0, %:

где lk —длина образца после разрыва.

Относительное сужение после разрыва ψ называется уменьшение площади

поперечного сечения образца, отнесенное к начальному сечению образца, %:

где Fk — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное

удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.