Испытание на растяжение

В практике лабораторных исследований широкое применение находит статическое испытание металлов па простое одноосное растяжение, так как оно легче других видов напряженного состояния поддается анали­зу. Проводятся эти испытания при помощи разрывных испытательных машин.

Заготовки для образцов, как правило, вырезаются па металлообрабатывающих станках резанием и шлифо­ванием, при этом соблюдаются условия, предохраняю­щие металл образца от нагрева и наклепа. При вырезке заготовок из листового металла на ножницах учитывает­ся соответствующими припусками наклеп от резки, с тем чтобы образец был изготовлен из ненаклепанного металла.

Плоские образцы, изготовленные из листового ме­талла, имеют нетронутый поверхностный слой. Острые углы на образцах прямоугольного сечения обязательно скругляются. Из листового металла толщиной более 20 мм изготовляются путем обточки образцы круглого сечения.

На рис. 5.29 показана схема испытания на растяже­ние образцов круглого и прямоугольного сечений (/і — длина рабочей части образца, /о — его расчетная дли­на). Возможность получения одноосного растяжения в образце обеспечивается устранением эксцентриситета и перекосов приложения нагрузки Р относительно оси об­разца во время испытания. Наличие эксцентриситета или перекосов при приложении нагрузки приводит к из­гибу образца, а следовательно, к неравномерности на­пряжений по сечению и к искажению результатов ис­пытания.

При испытании образцов на растяжение можно руко­водствоваться, например, методикой, изложенной в ГОСТ

1497—42. Испытания по этой методике позволяют опре­делить следующие свойства металла:

— предел пропорцио­нальности (условный) (Тпц кГ/мм2 — наибольшее напря­жение, при котором нет от­ступлений от линейной зави­симости между напряжения­ми и деформации, т. е. нет отступлений от закона Гука;

— предел текучести (фи­зический) os кГ/мм2 — наи­меньшее напряжение, при котором образец деформи­руется без заметного увели­чения нагрузки;

— предел текучести (ус­ловный) (То.2 кГ/мм2 — напря­жение, при котором образец получает остаточное удли­нение, равное 0,2*Уо первоначальной расчетной длины;

— предел прочности при растяжении (предел проч­ности) 06 кГ/мм2 — напряжение, отвечающее наи­большей нагрузке, предшествующей разрушению об­разца;

— относительное удлинение 6 ®/о — отношение при­ращения длины образца (после разрыва) к его перво­начальной длине;

— относительное сужение ср % — отношение, умень­

шения площади поперечного сечения образца (после разрыва) к первоначальной площади его поперечного сечения. .

Для испытания на растяжение применяются нормаль­ные или пропорциональные образцы (любой формы се­чения) в соответствии с существующими положениями.

Испытание металлов на твердость

При исследовании металлов неисправных деталей широко применяется испытание на твердость. Это наи-

более простой, легкий и быстрый метод определения ме­ханических свойств металла. Он осуществляется нЪ ма­лом объеме металла и не требует специальных приспо­соблений. Здесь особенно ценно то, что его МОЖНО осу-‘ ществить даже тогда, когда практически невозможно применить никакие другие способы механических испы­таний.

Существуют различные способы испытаний на твер­дость, однако наиболее распространенным является вне­дрение в металл другого тела, вызывающего некоторую пластическую деформацию в малом объеме испытуемо­го металла.

При любом методе определения твердости металлов на его поверхность осуществляется сосредоточенное ме­ханическое давление, которое производится принятым для каждого метода телом определенных размеров и формы, неизменных под нагрузкой при испытании.

В лабораториях обычно применяются следующие стандартные методы определения твердости металлов, основанные на статическом вдавливании твердого нако­нечника:

1. Метод определения твердости (по Бринеллю) вдав­ливанием стального закаленного шарика (ОСТ 10241—40).

2. Метод определения твердости (по Роквеллу) вдав­ливанием алмазного конуса или стального шарика (ОСТ 10242—40).

3. Метод определения твердости (по Виккерсу) вдав­ливанием алмазной пирамиды (ГОСТ 2992—45).

Применяемые для испытаний приборы снабжены сто­ликами для укладки проверяемых изделий. Цилиндриче­ские изделия испытываются на столике с V-образной канавкой, плоские — на плоском столике, а тонкие изде­лия— на столике с выступом (точкой).

Метод определения твердости по Бринеллю приме­няется для толстостенных деталей, изготовленных из сравнительно мягкого металла с твердостью менее Нь = 450. Толщина испытуемого образца должна быть не менее десятикратной глубины отпечатка шарика.

Число твердости по Бринеллю определяется как среднее давление, выраженное в кГ на 1 мм2 сфериче­ской поверхности отпечатка шарика, и вычисляется по специальным формулам. Испытание твердости по Рок-

веллу применяется значительно чаще, чем по Бринел — лю. Это объясняется большими удобствами и большим диапазоном твердостей у приборов, замеряющих их по методу Роквелла. Одним из основных удобств приборов такого типа является то, что при испытаниях не нужно при помощи специальных луп замерять диаметр отпе­чатка шарика.

Твердость металлов по Роквеллу проверяется вдавли­ванием в образец стального шарика или алмазного ко­нуса под действием двух последовательно приложенных нагрузок—предварительной и общей (предварительной и основной). Разность глубин внедрения наконечника и характеризует твердость испытуемого металла.

Показания числа твердости отсчитываются по соот­ветствующей шкале (А, В и С), что зависит от величи­ны основной нагрузки и применяемого наконечника. За число твердости принимается среднее арифметическое не менее трех испытаний. Число твердости по Роквел­лу— отвлеченное и обозначается буквой R с добавлени­ем обозначения шкалы (например, RA, RB и Rc)•

Испытание на твердость по Виккерсу (алмазной пи­рамидой) применяется для металлов высокой твердости, а также весьма малых сечений и тонких наружных сло­ев— цементированных, азотированных и др. Твердость определяется вдавливанием в образец правильной четы­рехгранной пирамиды и выражается числом твердости, полученным от деления нагрузки (в кГ) на поверхность отпечатка (в мм2), вычисленную по его диагона­лям. Число твердости вычисляют по специальной фор­муле.

Существуют переводные таблицы для сравнения твер­дости, определенной различными методами. Есть также таблицы, выражающие зависимость между твердостью и пределом прочности при растяжении.

Испытание металлов на удар

Для определения способности материала противо-‘ стоять динамическим нагрузкам и для выявления его склонности к хрупкому разрушению проводятся испыта­ния образцов на удар — ударные испытания на изгиб. При этом на копрах маятникового типа в соответствии с требованиями ГОСТ 1524—42 определяется удельная

ударная вязкость (ан кГ>м/см2). Сущность испытаний заключается в разрушении образца прямоугольного се­чения с надрезом посредине однократным ударом маят­ника копра. Ударная вязкость ав вычисляется по фор­мулам. -•

Таковы вкратце испытания, которым могут подвер­гаться материалы деталей, проходящих лабораторные испытанйя. Другие виды механических испытаний про­водятся значительно реже. Они выполняются на специ­альном оборудовании по имеющимся методикам.

По результатам любых механических испытаний со­ставляются протоколы испытаний.