Механические свойства металлов при растяжении

Лабораторная работа

Механические свойства металлов при растяжении

Цель работы: изучить способы определения основных механических свойств металлических стелей 08КП и У7

Теоретическая часть:

Кривые напряжение-деформация. 

     Металлы и фактически любой кристаллический материал в процессе деформации упрочняется. Термин деформационное упрочнение или наклеп означает, что если кристалл был уже пластически деформирован, то для его дальнейшей пластической деформации необходимо приложить более высокое напряжение, чем, то которое было причиной начальной деформации. Деформационное упрочнение наблюдается при достаточно низких температурах по сравнению с Тпл.

    Кривая напряжение-деформация (кривая деформации) является источником количественной информации относительно прочностных и пластических свойств металла и любого кристаллического материала. На рис. представлена схематическая кривая деформации на растяжение, типичная для поликристаллических металлов с г.ц.к. и г.п.у. решетками. С ростом степени деформации наклон кривой, который определяет скорость деформационного упрочнения, уменьшается. Т.о.  скорость деформационного упрочнения поликристаллических материалов уменьшается с увеличением деформации.

[pic 1]

Рис.3 Типичная кривая зависимости напряжения от деформации для поликристаллических металлов для г.ц.к. и г.п.у. решетками.  

Кривые напряжение-деформация металла обычно обрываются при некоторой конечной деформации вследствие разрушения образца. Причины разрушения могут быть различными и зависят от типа нагружения. В результате упрочнения металла в ходе деформации напряжения могут возрасти до таких высоких значений, что становиться возможным возникновение и развитие трещин. При испытании на растяжение пластичных металлов разрушение происходит в результате образования в какой-либо локальной области образца шейки с малой площадью поперечного сечения (рис.4 а). Это вызовет локальное возрастание напряжений в данной области. Это в свою очередь приведет к интенсификации деформации в такой геометрически ослабленной области, и к дальнейшему локальному уменьшению  площади поперечного сечения. Этот процесс может развиваться катастрофически и привести к разрушению.

[pic 2][pic 3]

                 а                                                                   б 

Рис. 4. Структура излома материала, образовавшегося в результате вязкого (а) и хрупкого разрушения материала.

В зависимости от свойств материала разрушение может быть вязким или хрупким (рис.4 б). 

 Изучение структуры излома (этот метод исследования называется фрактографией) позволяет выявить причины, вызвавшие разрушение образца, направление распространения трещины. 

    Кривые напряжение-деформация поликристаллического материала представляют в некотором смысле усредненную кривую зависимостей напряжение-деформация отдельных зерен. Однако отдельные зерна в поликристалле деформируются неоднородно. Это наглядно видно по различной ориентации полос скольжения в соседних зернах. Полосы скольжения образовались при деформации стального поликристаллического образца (рис.5). Поэтому кривая напряжение- деформация, полученная для всего образца, в   действительности не характеризует средние свойства образующих его зерен. 

Изучение поведения поликристаллических материалов при нагружении имеет большое практическое значение. Однако при исследовании закономерностей пластической деформации наибольший интерес представляют экспериментальные результаты, полученные на монокристаллах. Испытания монокристаллов позволяют избежать всех осложнений, связанных с неоднородной и неодинаковой деформацией зерен в поликристаллических образцах.

[pic 4]

Рис. 5. В соседних зернах с различной кристаллографической ориентацией различные системы скольжения, поэтому полосы скольжения в этих зернах имеют разную ориентацию