Определение механических характеристик прочности металлов и сплавов при растяжении

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ ПРИ РАСТЯЖЕНИИ

Цель работы

1. Ознакомиться с методикой проведения испытаний на растяжение.
2. Определить расчетным путем показатели прочности и пластичности заданных образцов материала.
3. Сравнить расчетные показатели прочности и пластичности материалов полученного образца с значениями этих показателей, установленных в нормативно-технической документации (ГОСТ).

Приборы и материалы

Описание и внешний вид разрывной машины, цифровой штангенциркуль, измерительная линейка, набор первоначальных и разрушенных после испытаний образцов для испытаний на растяжение, график диаграммы растяжения образца, таблица механических свойств различных материалов.

1. Основные положения

Металлы и сплавы, используемые в качестве конструкционных материалов, должны обладать определенными механическими свойствами – прочностью, упругостью, пластичностью, твердостью.

Прочность – это способность металла сопротивляться деформации и разрушению.

Большинство механических характеристик металла определяют в результате испытания образцов на растяжение (по ГОСТ 1497-84).

Испытание на растяжение является одним из основных видов испытания материалов, позволяющим выявить наиболее важные их свойства: Для испытания применяют лабораторные образцы цилиндрической (рис. 1) или плоской формы, размеры и режим нагружения которых соответствуют ГОСТ 1497-84. Между расчетной длиной образца l0 и размерами поперечного сечения F0 (или d0 для круглых образцов) выдерживается определенное соотношение:

– у длинных (десятикратных) образцов [pic 1];

– у коротких (пятикратных) образцов [pic 2].

Образцы изготавливают с головками на концах для закрепления их в захватах испытательной машины. Кроме этого, головки препятствуют развитию деформаций в прилегающих к ним участках.

[pic 3]

Рис. 1. Испытуемый образец до и после испытания

Диаграммы растяжения материалов на испытательных машинах имеют вид (рис. 2) для системы координат «нагрузка Р – удлинение ∆l»и (рис. 3) – для системы координат «напряжение σ – относительная деформация ε».

[pic 4]

Рис. 2. Диаграмма растяжения металла в координатах «нагрузка Р – удлинение ∆l»

[pic 5]

Рис. 3. Диаграмма растяжения металла в координатах «напряжение σ–относительная деформация ε»

2. Основные расчетные формулы:

1. Условный предел текучести σ0,2 – это напряжение, при котором образец получает остаточное (пластическое) удлинение, равное 0,2 % своей расчетной длины:

[pic 6]

где   Р0,2 – нагрузка, вызывающая остаточное (пластическое) удлинение; равное 0,2 %, Н;

Fо – начальная площадь поперечного сечения образца, мм2. Начальная площадь поперечного сечения равна [pic 7].

1. Временное сопротивление (предел прочности) σв – это напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца.

[pic 8]

где   Рmax – максимальная нагрузка, предшествующая разрушению, H.

1. Истинное сопротивление разрушению σk – истинное напряжение, предшествующее моменту разрушения образца:

[pic 9]

где Рк – нагрузка, непосредственно предшествующая моменту разрушения, Н;