Основы термической обработки - Крупицкий В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Пользуясь записанной на машине диаграммой растяжения, можно определить важные характеристики механических свойств металлов. Начальная часть диаграммы растяжения представляет собой прямую линию. Этот участок диаграммы соответствует упругому удлинению образца. Это значит, что если бы мы растянули образец силой Ре или меньшей, а затем сняли ее, то никакого остаточного удлинения образец не получил бы. Следовательно, Ре - это максимальная нагрузка, которую выдерживает образец, не" теряя своих упругих свойств. Если величину нагрузки Ре разделить на площадь поперечного сечения образца, то получим предел упругости. Таким образом, пределом упругости называют максимальное напряжение, до которого металл сохраняет свои упругие свойства. Предел упругости обозначают ае и выражают в килограммах на квадратный миллиметр (кг/мм ). Выше точки Ре величина удлинения начинает расти быстрее величины усилия, поэтому кривая диаграммы начинает изгибаться, склоняясь к горизонтальной линии. У некоторых материалов этот участок диаграммы имеет явно выраженную горизонтальную линию и называется площадкой текучести. При достижении нагрузки Ps образец начинает получать уже заметное остаточное удлинение, или, как говорят, металл «течет». У малоуглеродистых сталей наблюдается удлинение даже и без увеличения нагрузки. В этом случае на диаграмме образуется площадка текучести. Если величину нагрузки Ps разделим на площадь
Рис. 2. Общий вид маятниковой машины для испытания на растяжение.
6
поперечного сечения образца, то получим предел текучести. Следовательно, пределом текучести называется напряжение, при котором в металле начинает развиваться заметная пластическая деформация. Предел текучести обозначают аЛ и выражают в кг/мм2.
Если на диаграмме растяжения нет явно выраженной площадки текучести, то пределом текучести условно считают то напряжение, при котором остаточное удлинение образца составляет 0,2% от его первоначальной длины. В этом случае предел текучести обозначают
оо,2. Предел текучести также является численной характеристикой упругости металла, но менее точной, чем предел упругости. Несмотря на это, при расчете деталей машин на прочность конструктор чаще всего исходит из значения предела текучести. Это объясняется тем, что предел текучести определяется значительно проще, чем предел упругости, а численно они близки между собой. Лишь при расчете на прочность деталей очень точных механизмов руководствуются значением предела упругости. При дальнейшем увеличении растягивающего усилия (выше значения предела текучести) образец будет всё больше удлиняться, а диаметр его уменьшаться (см. рис. 3). Когда усилие достигнет наибольшего значения, в образце начнет образовываться «шейка», т. е. в каком-то месте сечения образца диаметр его уменьшается больше, чем в других местах. Образец в шейке будет наиболее тонким, и в дальнейшем здесь и произойдет разрыв его на две части. Если наибольшую нагрузку Рь которую выдержал образец до разрыва, разделить на его первоначальную площадь поперечного сечения, то получим предел прочности. Таким образом, пределом прочности называется напряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдержал образец во время испытания. Предел прочности обозначается щ и выражается в кг/мм2. Предел прочности численно характеризует прочность металлов. Однако он не служит для конструкторов исходной характеристикой при расчете на прочность деталей машин и конструкций, так как при достижении предела прочности материал имеет уже значительные остаточные деформации. Например, когда по мосту проходит поезд, то мост под действием силы тяжести прогибается, но как только поезд прошел, мост должен выпрямиться. Если же усилия, действующие на мост, достигнут предела прочности, то после прохода поезда мост так и останется прогнувшимся. Несмотря на это, предел прочности записывается во многих стандартах и в большинстве технических условий на приемку деталей машин и конструкций, что объясняется следующими причинами:
1. Предел прочности характеризует качество материала. Если предел прочности получается меньше тех значений, которые установлены для данного материала, то это свидетельствует о том, что в материале имеются какие-то пороки (несоответствующий химический состав, неправильно проведена его термическая обработка и др.).
2. Определить предел прочности значительно проще, чем другие характеристики.
Указанные выше характеристики (предел упругости, предел текучести и предел прочности) не дают представления о пластических свойствах металлов. Чтобы сделать вывод о том, является ли данный материал апатичным или хрупким, определяют его относительное удлинение и относительное сужение.
1000
900
> -ЛЙре
§ Ш
Wv аЛ Л
1 •300 ¦ко 1
ко —
Шнг ШОнг
1080нг
i|
тонг worn
Удлинение 8мм
Шнг
Рис. 3. Диаграмма растяжения стального образца.
7
Для получения этих характеристик обе половинки разорванного образца складывают плотно вместе и измеряют длину его рабочей части (/i) и диаметр образца в том месте, где произошел разрыв (d\). Относительное удлинение обозначается греческой буквой 8 и выражается в процентах. Его определяют по следующей формуле:
