П. Характеристики пластичности.
Основные характеристики пластичности при испытании на растяжение - относительное удлинение ( 
) и относительное сужение ( 
).
Относительное удлинение, величина относительной пластической деформации, предшествующей разрушению; рассчитывается по формуле:
, где
и 
- начальная и конечная длина образца; 
- абсолютное удлинение.
Относительное сужение , как и , представляет собой относительную пластическую деформацию, предшествовавшую разрушению, а оценивается как относительное изменение поперечного сечения образца по формуле:
, где
- начальная площадь поперечного сечения; 
- площадь поперечного сечения «шейки» после разрыва.
Используются и другие характеристики пластичности материалов. Например, число перегибов до разрушения и др. Ни один из показателей пластичности не является универсальным. - лучшая характеристика в процессах с преобладанием деформации растяжения.
Характеристики пластичности часто связаны с прочностными свойствами. При достаточно высоких значениях относительного удлинения и сужения (>10÷20%) прочность обычно тем меньше, чем выше пластичность. Но переход к хрупкому разрушению сопровождается, как правило, снижением прочностных свойств.
III . Характеристики вязкости материалов.
Вязкость материала зависит от структуры, наличия примесей, образующих хрупкие избыточные фазы, а также от условий работы. В зависимости от температуры эксплуатации, скорости нагружения, наличия концентратора, вида напряженного состояния, масштабного фактора один и тот же материал будет в пластичном состоянии, либо перейдёт в хрупкое состояние. Вязкость оценивается ударной вязкостью, численно равной работе разрушения стандартного образца (А) к площади его поперечного сечения в месте надреза (F0). Это сложная комплексная характеристика, зависящая от совокупности прочностных и пластических свойств. Определяется ударная вязкость при динамических испытаниях, на маятниковых копрах специально подготовленных образцов с предварительно нанесенным надрезом. Обозначают ударную вязкость буквами KCU, KCV, КСТ. Первые две буквы – КС - обозначают символом ударной вязкости, третья буква U, V, Т - вид концентратора.
|
|
|
Высокая ударная вязкость (более 20÷80 Дж/см2 у разных групп сплавов) характерна для чистых примесей, высокопластичных металлов однофазных сплавов, или гетерогенных по структуре сплавов с небольшим количеством избыточных фаз или оптимальным их распределением. Легирование, увеличение размера зерна уменьшает ударную вязкость.
Испытания на ударную вязкость используют для определения хладноломкости, т.е. перехода материала из вязкого в хрупкое состояние при пониженных температурах. Температура, при которой резко падает ударная вязкость, а в изломе 50% вязкой составляющей, называется температурой порога хладноломкости материала (T50). Для применяемых материалов T50 должен быть ниже температуры эксплуатации детали, т.е. необходим температурный запас вязкости. Для надёжной работы температурный запас
|
|
|
вязкости должен быть 40°. В справочной литературе часто приводится температура верхнего (Тв) и нижнего порога хладноломкости (Тн). Тв соответствует температуре, при которой в изломе 90% вязкой составляющей, а при Тн в изломе 90% хрупкой составляющей, см. рис.2.
Рис.2. Зависимость ударной вязкости от температуры испытания.
IV . Твёрдость материала.
Твёрдость материала определяют при помощи воздействия на его поверхность наконечника (индентора), изготовленного из малодеформирующегося материала и имеющего форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. Существует несколько способов измерения твёрдости, различающихся по характеру воздействия индентора. Твёрдость можно измерять вдавливанием индентора царапанием поверхности, ударом или по отскоку индентора-шарика. Твёрдость, определённая царапанием, характеризует сопротивление разрушению; твёрдость, определённая по отскоку, характеризует упругие свойства; твёрдость, определённая вдавливанием - сопротивление пластической деформации. В каждом методе своё обозначение числа твёрдости.
|
|
|
Наиболее широко распространены методы, в которых используется статическое вдавливание индентора в поверхностном слое образца. Под индентором возникает сложное напряженное состояние, близкое к объёмному сжатию, которое характеризуется наибольшим коэффициентом мягкости по сравнению с другими видами испытаний. Поэтому возможно получение «пластических» состояний, исключение разрушения и оценка твёрдости практически любых, в том числе и хрупких металлических материалов. Широкое применение методов объясняется и:
1. их простотой;
2. высокой производительностью;
3. отсутствием разрушения образца, детали;
4. возможностью оценки свойств отдельных структурных составляющих и тонких слоев;
5. Существующей связью между твёрдостью и важнейшими механическими и технологическими свойствами.
Величина твёрдости линейно связана с прочностью достаточно пластичных металлов и сплавов. Для конструкционных сталей, например, эмпирически установлено соотношение: 
, где НВ - твёрдость материала, к -постоянная;
|
|
|
к ≈ 0,36 при НВ > 1750 МПа;
к ≈ 0,34 при НВ < 1750 МПа.
Подобная количественная зависимость не наблюдается для хрупких материалов, которые при испытании на растяжение (или изгиб, кручение, сжатие) разрушаются без заметной пластической деформации. В ряде случаев, однако, и для таких материалов (например, серых чугунов) наблюдается качественная зависимость между пределом прочности и твёрдостью; возрастанию твёрдости обычно соответствует рост предела прочности на сжатие. По значению твёрдости можно определить и некоторые пластические свойства. Твёрдость, определённая вдавливанием, характеризует также предел выносливости некоторых металлов, в частности меди, дуралюмина и сталей в отожженном состоянии.
Контрольные вопросы.
1. Дать определения и характеристики основных механических свойств:
а) прочности;
б) пластичности;
в) вязкости;
г) упругости;
д) твёрдости;
е) хрупкости.
2. Нарисовать диаграмму растяжения поликристаллического образца и показать возможность определения по ней характеристик основных механических свойств.
3. Что обозначают символом 
, 
? В каких единицах измеряют?
4. Дать характеристики пластичности: , .
5. Что означает KCV, KCU, КСТ? Каковы единицы измерения?
6. Что такое хладноломкость и чем она характеризуется? Как используется конструктором?
7. В чём причина широкого применения твёрдости, как механического свойства?
Литература.
1. А.П.Гуляев. «Металловедение», М., «Металлургия», 1986 г, глава III, с. 55-70.
2. Б.Н.Арзамасов, В.И.Макарова, Г.Г.Мухин. «Материаловедение», М., «МГТУ им.Н.Э.Баумана»,2001г, глава И, с.47-57.
3. В.С.Золотаревский, «Механические свойства металлов», М., «Металлургия», 1983ц с.350.
4. Ю.М.Лахтин, В.П.Леонтьева, «Материаловедение», М, «Машиностроение», 1990г.
Содержание:
1. Механические свойства. Стр.4.
2. Характеристика механических свойств. Стр.5.
3. Характеристика пластичности. Стр.7.
4. Характеристика вязкости. Стр.8.
5. Твёрдость. Стр.9.
6. Контрольные вопросы. Стр.10
7. Литература. Стр.11
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 66; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!