ISopromat.ru

Энциклопедия по машиностроению XXL

Влияние нейтронного облучения на диаграмму растяжения стали (фиг. 279, а) показывает резкое повышение предела текучести и удлинения, особенно при повышении его энергии. Нейтронное облучение также резко повышает температуру перехода стали в хрупкое состояние (фиг. 279, б).  [c.469] Исследованиями [4-6] было установлено, что на диаграммах растяжения сталей и сплавов, склонных к деформационному старению, появляются зуб и площ адка текучести.  [c.5]

Отметим, что ярко выраженную площадку текучести имеют только диаграммы растяжения малоуглеродистой стали и некоторых сплавов цветных металлов. На рис. 19.7 показан для сравнения вид диаграмм растяжения сталей с различным содержанием углерода из рисунка видно, что с повышением процента содержания углерода увеличивается прочность стали и уменьшается ее пластичность.  [c.210]

Для определения механических свойств стали подвергают испытанию на растяжение стандартные образцы. Типичная диаграмма растяжения стали Ст. 3 приведена на рис. 1-3, где -предел текучести, -предел прочности (временное сопротивление).  [c.10]

Для сравнения расчетных и экспериментальных нагрузок на оболочки диаграмма растяжения стали (рис. 8.12) аппроксимируется диаграммой идеального жесткопластического тела, причем предел текучести приравнивается значению напряжения, соответствующего относительному удлинению, равному 0,2% (а =  [c.267] Следует отметить, что тела, лишенные свойств упругости (вязкопластическое, пластическое с упрочнением и идеально пластическое), не являются далеко идущими идеализациями реальных тел, так как значения упругих деформаций обычно во много раз меньше пластических. На рис. 116 представлена для сравнения диаграмма растяжения стали вплоть до разрыва. За пределом текучести ее упругая деформация составляет лишь незначительную часть общей деформации.  [c.373]

Диаграммы растяжения при 20° С углеродистых сталей, подвергнутых прокатке с обжатием 26-28% при 20-700° С, получаются монотонными, без зуба текучести и без зубчатости на всем протяжении. Площадка текучести на диаграммах растяжения сталей Ю и 40 появляется после. прокатки при 550  [c.275]

Диаграмма растяжения стали Ст. 3  [c.24]

При растяжении образца на машинах регистрируют нагрузку на образец и его удлинение А1. По полученным данным строят диаграмму растяжения образца, представляющую кривую Р = = / (А1). Такая диаграмма для образца из малоуглеродистой стали показана на рис, 92, в, Большинство современных испыта-  [c.132]

Диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали (рис. 92, а) характеризуется следующими четырьмя отличительными участками.  [c.133]

Заметим еще, что площадка текучести есть у сравнительно немногих металлов — малоуглеродистой стали, латуни и некоторых отожженных марганцовистых и алюминиевых бронз. Большинству же металлов свойственен постепенный переход в пластическую область. Для сравнения на рис. 106 изображены диаграммы растяжения нескольких металлов кривая 1 — бронзы (а = 2470 кгс/см , б = 36%) 2 — углеродистой стали = 3580 кгс/см , б = 38%)  [c.100]

На рис. 11.8 приведена в координатах в, а, диаграмма растяжения образца из малоуглеродистой стали. Как видно, вначале на участке ОА до некоторого напряжения называемого  [c.32]

Как было отмечено выше, диаграммы растяжения для многих марок стали, а также сплавов цветных металлов не имеют площадки текучести. Характерный вид диаграммы растяжения для подобных материалов показан на рис. 11.10.  [c.34]

Типичная диаграмма сжатия пластичного материала (малоуглеродистая сталь) показана на рис. 11.18, а. Вначале диаграмма имеет вид, аналогичный диаграмме растяжения. Дальше кривая идет круто вверх из-за увеличения площади сечения образца и упрочнения материала. Разрушения при этом не получается. Образец просто сплющивается (рис. 11.18, б), и опыт приходится прекращать. В результате испытания определяют предел текучести при сжатии. Для пластичных материалов пределы текучести при растяжении и сжатии практически одинаковы, но площадка текучести при сжатии выявлена значительно меньше, чем при растяжении.  [c.42]

При испытании некоторых пластических материалов (среднеуглеродистая сталь, медь, алюминий) на диаграмме растяжения не образуется ясно выраженной стадии текучести (рис. 2.23). Для таких материалов вводится условный предел текучести, равный напряжению, при котором продольная деформация образца в — =0,002, т. е. 0,2%. Условный предел текучести обозначается Оо.г-  [c.169]

Диаграмма растяжения стали. Рассмотрим диаграмму растяжения малоуглеродистой стали марки ВСтЗ, обладающей хорошо выраженными пластическими свойствами и широко применяемой в строительстве. Если испытывать образцы разных размеров, то получим различные диаграммы Р=/(А/)-Для определения обобщенных механических характеристик материала диаграммы строят в координатах напряжение — деформация с =/ (е), которые определяются по формулам  [c.56]

Для стали Ср = 1,36, а значение а берется из действительной диаграммы растяжения стали (см. рис. 32) при деформации е = = 122% (с учетом предела упрочнения стали). Для серых чугунов Ср = 1,25 и ст = Стсж (где Стсж — предел прочности при сжатии образцов с высотой, равной диаметру).  [c.58]

Об охрупчивании стали можно также судить по виду диаграммы растяжения. Известно, что у охрупченных сталей площадка текучести не обнаруживается. На рис. 38 показан вид диаграмм растяжения стали после травления в 10%-ной Н2504, разное время. Видно, что на кривой 2 площадка текучести отсутствует, когда сталь испытывает наиболее сильное охрупчивание после травления в течение 10 мин.  [c.89]

Диаграммы растяжения. Для испытаний на растяжение применяют разрывные машины, позволяющие в процессе испытания определять усилия и соответствующие им деформации образца. По зтим данным строят первичную диаграмму растяжения, в которой по оси ординат откладывают усилия, а по оси абсцисс — соответствующие им удлинения. Диаграмма растяжения может быть получена и автоматически при помощи специальных диаграммных аппаратов. Характер диаграммы растяжения зависит от свойств испытуемого материала. Типичный вид такой диаграммы для малоуглеродистой стали изображен на рис. 100.  [c.92]

Склонность к циклическому упрочнению свойственна тем сталям, которые хорошо отожжены (горячекаганные малоуглеродистые стали) или высоко отпущены после закалки и имеют диаграмму растяжения (рис. 5.2), характеризуемую большой равномерной деформацией (1 /в > 0,5 )/к) и большой протяженностью стадии деформационного упрочнения.  [c.388]

Сопротивление материалов Издание 6 (1979) — [ c.29 , c.31 ]

3.3 Диаграмма низколегированной стали

Диаграмма растяжения низколегированной стали изображена на рисунке. Аналогичную диаграмму имеют и другие пластичные материалы, например красная медь, сплавы алюминия.

В начале диаграммы между нагрузкой и деформацией тоже соблюдается прямо пропорциональная зависимость (закон Гука). Точка, где эта зависимость нарушается, соответствует пределу пропорциональности. После точки А прямолинейный участок диаграммы плавно переходит в криволинейный — зону пластических деформаций.

На диаграмме растяжения нет площадки текучести. Поэтому вместо физического предела текучести определяют условный предел текучести (точка D на рис. 3.3) — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от рабочей длины образца:

. (3.7)

Для определения нагрузки Р0,2 вычисляется значение заданного остаточного удлинения 0,2 % исходя из рабочей длины образца. Отрезок, соответствующий остаточной деформации АД, откладываем вправо от точки О (на рис.3.3 — отрезок ON). Из точки N проводится прямая, параллельная прямой ОА, до пересечения с диаграммой растяжения. Ордината точки пересечения D равна нагрузке P0,2.

3.4 Диаграмма растяжения чугуна

Диаграмма растяжения чугуна, изображенная на рис. 3.4, является типичной для хрупких материалов. Диаграмма не имеет прямолинейного участка, так как упругие деформации не пропорциональны нагрузкам даже при небольших напряжениях. Нагрузка плавно увеличивается до наибольшего значения (точка Е). Напряжения при нагрузке Pmax соответствуют пределу прочности . После точкиЕ без уменьшения нагрузки происходит разрыв образца. Образец разрушается при весьма незначительном удлинении и без образования шейки. Остаточные деформации очень малы, обычно менее 1% от расчетной длины образца.

Характер разрушения чугунного существенно отличается от разрушения стального образца. Разрушение чугунного образца происходит в результате отрыва по площадке, перпендикулярной направлению растягивающей силы. На поверхности излома видна крупнозернистая структура материала.

3.5 Допускаемые напряжения

Размеры деталей при инженерном расчете необходимо подбирать таким образом, чтобы под действием приложенных нагрузок элемент конструкции не разрушался и не получал деформаций, превышающих допустимые.

Как показывают механические испытания разрушение хрупких материалов начинается, когда напряжения в сечении элемента конструкции превысят величину временного сопротивления (предела прочности) . Поэтому для хрупких материалов, деформация которых, как правило, незначительна, за опасное (предельное) напряжение принимают именно предел прочности.

Для пластичных материалов опасным является предел текучести (или условный предел текучести, если отсутствует площадка текучести), так как за пределом текучести в пластичных материалах возникают значительные пластические деформации, приводящие при сбросе нагрузки до нуля к появлению остаточных напряжений.

Естественно, что эти напряжения не могут быть использованы в качестве допускаемых. Их следует уменьшить настолько, чтобы в эксплуатационных условиях действующие напряжения гарантированно были меньше опасных, деформации были упругими для этого выбирают коэффициент запаса прочности.

Допускаемые напряжения — это наибольшие напряжения, которые можно допустить в конструкции при условии его безопасной, надежной и долговечной работы.

Выбор коэффициента запаса прочности зависит:

— состояния материала (хрупкий, пластичный);

— характера нагрузки (статическая, динамическая или переменная);

— неточности задания величины внешней нагрузки;

— неточности расчетных схем и приближенности методов расчета;

— значимости проектируемого сооружения или конструкции и т.д.

Для пластичных материалов (конструкционных сталей) значение коэффициента запаса прочности принимается .

Для хрупких материалов — .

Следовательно, допускаемое напряжение для расчета пластичных материалов вычисляется по формуле:

, (3.8)

для хрупких

. (3.9)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Статическое растяжение

Машина для испытаний на растяжение с электромеханическим приводом

Статическое растяжение — одно из наиболее распространённых видов испытаний для определения механических свойств материалов.

Основные характеристики, определяемые при испытании[править | править код]

При статическом растяжении, как правило, определяются следующие характеристики материала.

• Характеристики прочности:
  • предел пропорциональности,
  • предел текучести,
  • предел прочности (временное сопротивление разрушению),
  • истинное сопротивление разрыву.
• Характеристики пластичности:
  • относительное остаточное удлинение,
  • относительное остаточное сужение.
• Характеристики упругости:
  • модуль упругости (модуль Юнга).
• Прочие характеристики:
  • коэффициент механической анизотропии
  • коэффициент (модуль) упрочнения

Основные типы материалов[править | править код]

Принято разделять пластичные и хрупкие материалы. Основное отличие состоит в том, что первые деформируются в процессе испытаний с образованием пластических деформаций, а вторые практически без них вплоть до своего разрушения. За критерий для условной классификации материалов можно принять относительное остаточное удлинение δ = (lк − l0)/l0, где l0 и lк — начальная и конечная длина рабочей части образца), обычно вычисляемое в процентах. В соответствии с величиной остаточного удлинения материалы можно разделить на:

• пластичные (δ ≥ 10 %);
• малопластичные (5 % < δ < 10 %);
• хрупкие (δ ≤ 5 %).

Существующие материалы могут быть изотропными или анизотропными. В последнем случае из-за различия характеристик в различных направлениях необходимо произвести не одно, а несколько испытаний.

Образцы для испытаний на статическое растяжение[править | править код]

Цилиндрический пятикратный образец

Цилиндрический пятикратный образец после разрушения

Для испытаний на статическое растяжение используют образцы как с круглым, так и с прямоугольным сечением. Предъявляются повышенные требования к изготовлению образцов, как с точки зрения геометрии, так и с точки зрения обработки резанием. Требуется высокая однородность диаметра образца по его длине, соосность и высокое качество поверхности (малая шероховатость, отсутствие царапин и надрезов). При изготовлении образцов следует избегать перегрева материала и изменений его микроструктуры.

Образцы круглого сечения, как правило, имеют рабочую длину, равную четырём или пяти диаметрам — т. н. короткие образцы или десяти диаметрам — т. н. нормальные образцы. Перед началом испытания замеряется диаметр образца (обычно 6, 10 или 20 мм) для вычисления напряжения σ и для расчёта относительного остаточного сужения после разрушения образца. В случае использования экстензометра, длина рабочей части образца не замеряется, а деформация ε и относительное удлинение при разрушении регистрируются автоматически с помощью компьютера или измеряются по диаграмме σ — ε. При отсутствии экстензометра (не рекомендуется стандартом), отмечается рабочая длина образца, деформация ε рассчитывается по перемещениям конца образца (захвата), а относительное удлинение при разрушении рассчитывается путём замера разрушенного образца.

Диаграмма растяжения пластичного материала[править | править код]

Рис. 1. Типичная диаграмма σ — ε для малоуглеродистой стали

1. Предел прочности (временное сопротивление разрушению)

2. Предел текучести (верхний)

3. Точка разрушения

4. Область деформационного упрочнения

5. Образование шейки на образце

Рис. 2. Типичная диаграмма σ — ε для алюминиевых сплавов

1. Предел прочности (временное сопротивление разрушению)

2. Условный предел текучести (σ0.2)

3. Предел пропорциональности

4. Точка разрушения

5. Деформация при условном пределе текучести (обычно, 0,2 %)

Микроструктура доэвтектоидной стали (0,7 % углерода)

Обычно диаграмма растяжения является зависимостью приложенной нагрузки P от абсолютного удлинения Δl. Современные машины для механических испытаний позволяют записывать диаграмму в величинах напряжения σ (σ = P/A0, где A0 — исходная площадь поперечного сечения) и линейной деформации ε (ε = Δl/l0 ). Такая диаграмма носит название диаграммы условных напряжений, так как при этом не учитывается изменение площади поперечного сечения образца в процессе испытания.

Начальный участок является линейным (т. н. участок упругой деформации). На нём действует закон Гука:

Затем начинается область пластической деформации. Эта деформация остаётся и после снятия приложенной нагрузки. Переход в пластическую область обнаруживается не только по проявлению остаточных деформаций, но и по уменьшению наклона кривой с увеличением степени деформации. Данный участок диаграммы обычно называют площадкой (зоной) общей текучести, так как пластические деформации образуются по всей рабочей длине образца. С целью изучения и точного анализа диаграммы деформации, современные испытательные машины оснащены компьютеризированной записью результатов.

По наклону начального участка диаграммы рассчитывается модуль Юнга. Для малоуглеродистой стали наблюдается т. н. «зуб текучести» и затем площадка предела текучести. Явление «зуба» текучести связано с дислокационным механизмом деформации. На начальном участке плотность дислокаций является недостаточной для обеспечения более высокой степени деформации. После достижения точки верхнего предела текучести начинается интенсивное образование новых дислокаций, что приводит к падению напряжения. Дальнейшая деформация при пределе текучести происходит без роста напряжения . Зависимость предела текучести, от размера зерна, d, выражена соотношением Холла-Петча:

После достижения конца площадки текучести (деформация порядка 2 — 2,5 %) начинается деформационное упрочнение (участок упрочнения), видимое на диаграмме, как рост напряжения с ростом деформации. В этой области до достижения максимальной нагрузки (напряжения (σВ) макродеформация остаётся равномерной по длине испытуемого образца. После достижения точки предела прочности начинает образовываться т. н. «шейка» — область сосредоточенной деформации. Расположение «шейки» зависит от однородности геометрических размеров образца и качества его поверхности. Как правило, «шейка» и, в конечном счёте, место разрушения расположено в наиболее слабом сечении. Кроме того, важное значение имеет одноосность напряжённого состояния (отсутствие перекосов образца в испытательной машине). Для пластичных материалов при испытании на статическое растяжение одноосное напряжённое состояние сохраняется лишь до образования т. н. «шейки» (до достижения максимальной нагрузки и начала сосредоточенной деформации).

Вид диаграммы деформации, приведённый на рис. 1 является типичным для О.Ц.К. материалов с низкой исходной плотностью дислокаций.

Для многих материалов, например, с Г. Ц. К. кристаллической решёткой, а также для материалов с высокой исходной плотностью дефектов, диаграмма имеет вид, показанный на рис. 2. Основное отличие — отсутствие явно выраженного предела текучести. В качестве предела текучести выбирается значение напряжения при остаточной деформации 0,2 % (σ0.2).

После достижения максимума нагрузки происходит падение нагрузки (и, соответственно, напряжения σ) за счёт локального уменьшения площади поперечного сечения образца. Соответствующий (последний) участок диаграммы называют зоной местной текучести, так как пластические деформации продолжают интенсивно развиваться только в области шейки.

Иногда используется диаграмма истинных напряжений, S — e (истинное напряжение S = P/A, где A — текущая площадь поперечного сечения образца; истинная деформация e = ln(l+Δl/l), где l — текущая длина образца). В этом случае, после достижения максимальной нагрузки не происходит падения напряжения, истинное напряжение растёт за счёт локального уменьшения сечения в «шейке» образца. Поэтому различие между диаграммами истинных и условных напряжений наблюдается только после предела прочности — до точки 1 они практически совпадают друг с другом.

Образцы из пластичного материала разрушаются по поперечному сечению с уменьшением диаметра в месте разрыва из-за образования «шейки».

Диаграмма растяжения хрупкого материала[править | править код]

Диаграмма растяжения и диаграмма условных напряжений хрупких материалов по виду напоминает диаграмму, показанную на рис. 2 за тем исключением, что не наблюдается снижения нагрузки (напряжения) вплоть до точки разрушения. Кроме того, данные материалы не получают таких больших удлинений как пластичные и по времени разрушаются гораздо быстрее. На диаграмме хрупких материалов уже на первом участке имеется ощутимое отклонение от прямолинейной зависимости между нагрузкой и удлинением (напряжением и деформацией), так что о соблюдении закона Гука можно говорить достаточно условно. Так как пластических деформаций хрупкий материал не получает, то в ходе испытания не определяют предела текучести. Не имеет особенного смысла также рассчитывать и относительное сужение образца, так как шейка не образуется и диаметр после разрыва практически не отличается от исходного.

Влияние скорости деформации и температуры на прочностные характеристики[править | править код]

Стандарты на проведение испытаний на статическое растяжение, как правило, ограничивают скорость деформации или скорость приложения нагрузки. Так, стандарт ASTM E-8 ограничивает скорость деформации величиной 0,03 — 0,07 мм/мин. Такое ограничение вызвано искажением результатов за счёт повышения прочности металлов с ростом скорости деформации (при постоянной температуре). При скоростях деформации до 1 сек скорость деформации практически не влияет на прочностные характеристики (в частности, на предел текучести) (источник???).

В общем виде можно выразить формулу влияния скорости деформации на предел текучести в виде:

где — скорость деформации; — астотный фактор, — активационный объём; — напряжение течения; — экстраполяция напряжения течения на нулевую скорость деформации.

Эта же зависимость даёт и зависимость напряжения течения от температуры. В области низких температур и при отсутствии фазовых превращений прочность кристаллических материалов повышается. Вклад в повышение прочности даёт и переход от термически активируемого процесса деформации за счёт движения дислокаций к механизму деформации путём двойникования.

Стандарты на проведение испытаний[править | править код]

• ГОСТ 6996-66
• ГОСТ 1497-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение
• ГОСТ 11262-80 (СТ СЭВ 1199-78) Пластмассы. Метод испытания на растяжение
• ASTM E-8 и ASTM E-8M

Литература[править | править код]

• Я. Б. Фридман. Механические свойства металлов. 3-е изд. В 2-х ч. М.: Машиностроение, 1974
• М. Л. Бернштейн, В.А Займовский. Механические свойства металлов. 2-е изд. М.: Металлургия, 1979.
• А. Н. Васютин, А. С. Ключ. Влияние температуры и скорости деформации на сопротивление деформированию малоуглеродистых и низколегированных сталей. Заводская лаборатория, 1985, № 4.

См. также[править | править код]

• Растяжение-сжатие