Испытание материалов на растяжение

При этом виде испытаний определяют прочностные и пластические свойства материалов.

Прочность – это способность тве­рдого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием ста­тических или динамических нагрузок. Прочность определяют с помощью спе­циальных механических испытаний об­разцов, изготовленных из исследуемого материала строго определенных размеров и формы. Испытания проводят в соответствии со стандартной методикой в соответствии с ГОСТ 1497-61.

Рис.5 Плоский образец для испытания на прочность и пластичность при растяже­нии:l₀ – исходнаядлина образца до ис­пытания; l – длина образца после испытания

В процессе испытания проводится запись кривой растяжения в координатах: усилие растяжения – удлинение. Для большинства материалов изобразим характерный вид этой зависимости.

; ,

где F₀ – площадь поперечного сечения.

Пластичность — это способность материала получать остаточное измене­ние формы и размера без разрушения.

Для определения пластических свойств материалов в расчетах используют результаты полученные после завершения испытания (геометрические размеры испытанного образца)

;

e(%), y(%) – относятся к пластическим характеристикам и определение их значений является обязательным для металлов и сплавов используемых при изготовлении изделий холодным пластическим способом (холодная штамповка, холодное выдавливание). В нормативно-технической документации, а также в сертификатах на поставляемую продукции всегда указываются эти показатели.

Испытания на ударную вязкость (а_Н либо КСU, KCV, KCA)

Этот вид испытания позволяет установить минимально допустимую рабочую температуру материала. Испытания проводят стандартных образцах по методике в соответствии с ГОСТ 9454-61. Форма и размеры образца для испытания:

Испытания - разрушение уда­ром стандартного образца на копре. Падающий груз разрушает образец.

Р=15 кг или Р=30 кг Н=1 м

В результате испытания на шкале установки регистрируется работа, затраченная на разрушение:

КС – вязкость разрушения. U, V, A – форма разреза.

КСU –ударная вязкость определяемая для материалов со средним значением этого показателя;

KCV – ударная вязкость определяемая для материалов с высокой вязкостью;

KCA – ударная вязкость для материала прошедшего механическое старение – этот показатель свойств является ответственным за надежную работу изделия подвергнутого пластической деформации и имеющего остаточную деформацию больше 10%. Пример: изогнутый участок трубопровода.

Для установления минимально допустимой рабочей температуры материала испытанию подвергают серию контрольных образцов на ударную вязкость при различных температурах. При каждой температуре должно быть испытано не менее 5 образцов с последующим определением среднего значения ударной вязкости. Для нагрева образцов применяют нагревательные лабораторные печи, для охлаждения используют низкотемпературные камеры. В качестве охладителя применяют: фреон и углекислоту Т=-80°С и жидкий азот Т=-196°С.

По полученным результатам строят зависимость в координатах ударная вязкость – температура испытаний.

Температура, при которой материал резко переходит из вязкого в хрупкое состояние называется температурным порогом хладноломкости (Т₅₀).

Для некоторых материалов по такой зависимости определить температуру порога хладноломкости невозможно, т.к. отсутствует резкий переход материала в хрупкое состояние. Для таких материалов дополнительно проводят фрактографические исследования, – сущность которых заключается в анализе поверхности излома.

%В – процент занимаемой вязкой составляющей в изломе