2. Определение характеристик пластичности

Абсолютное остаточное удлинение l_К, мм (16), определяется разностью между длиной образца после разрыва l_К, мм, и его первоначальной длиной l₀, мм:

l_К = l_К - l₀ (16)

Относительное удлинение , % (17), представляет собой отношение абсолютного удлинения к первоначальной длине образца

 = l_К - l₀/ l₀  100% = l_К / l₀  100% (17)

где  - относительное удлинение, %.

Для получения одинаковых значений относительного удлинения для одного и того же материала, испытываемого на различных образцах, необходимо чтобы образцы имели определенное соотношение между расчетной длиной l₀, мм, и площадью поперечного сечения (или диаметром). Относительное удлинение, определенное на длинном образце (l₀/d₀=10), обозначается через ₁₀ % , а на коротком образце – через ₅, %.

Относительное сужение , % - характеристика пластичности, которая определяется как отношение абсолютного уменьшения площади поперечного сечения образца в месте разрыва к начальной площади сечения образца (18):

 = F₀ - F_К / F₀  100% (18)

где F₀ – начальное поперечное сечение образца,

F_К – площадь сечения образца в шейке после разрыва.

Относительное сужение характеризует способность к местной пластической деформации в направлении, перпендикулярном действию сил. Оно определяется только для образцов круглого сечения.

Изменение размеров образца в результате растяжения показано на

рис. 18.

Рис. 18. Образцы стали:

а - до растяжения, б - после разрыва

Характеристики материалов _В, _0,2,  ,  являются базовыми; они включаются в ГОСТ на постановку конструкционных материалов, в сертификаты, в паспорта приемочных испытаний, входят в расчеты прочности.

2. Определение ударной вязкости

В условиях эксплуатации конструкционные материалы испытывают более сложное нагружение, чем при статических испытаниях гладких образцов. В особенности это относится к металлам, которые под влиянием определенных условий службы склонны переходить в хрупкое состояние при действии низких температур, наличия концентраторов напряжений, увеличения абсолютных размеров, повышения скорости деформирования и других факторов.

Ударные испытания надрезанных образцов проводятся для оценки вязкости материалов и установления склонности его к переходу в хрупкое состояние.

Под вязкостью понимают способность материала поглощать работу внешних сил за счет пластической деформации.

Ударная вязкость равна работе, затраченной при динамическом разрушении надрезанного образца, отнесенной к площади поперечного сечения в месте надреза.

Ударную вязкость определяют на маятниковом копре, принципиальная схема которого приведена на рис. 19. Груз весом Q , первоначально поднятый на высоту Н, свободно падает и в нижнем положении разрушает установленный на опорах образец квадратного сечения. Часть кинетической энергии падающего груза расходуется на разрушение образца, а ее оставшаяся часть идет на поднятие груза на высоту h.

Груз весом Q первоначально поднят на высоту Н, свободно падает и в нижнем положении разрушает установленный на опорах образец квадратного сечения. Часть кинетической энергии падающего груза расходуется на разрушение образца, а ее оставшаяся часть идет на поднятие груза на высоту h.

Рис.19. Схема действия копра и эскиз образца

Энергия, затраченная на разрушение образца, подсчитывается по формуле (19):

А_Н = Q(Н-h) (19)

Ударная вязкость определяется из выражения (20):

КС= (20)

Выгодное отличие испытаний на ударную вязкость состоит в совмещении при испытаниях концентрации напряжений (надрез) и ударной изгибающей нагрузки, позволяющем создать большую неравномерность поля напряжений.

Для определения ударной вязкости применяют надрезанные посередине длины образцы различных типов (рис. 20).

Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9454-78 на образцах с концентраторами напряжений трех видов:

U с радиусом R=1мм;

V c радиусом R=0,25мм;

Т – усталостная трещина.

В зависимости от формы надреза ударная вязкость обозначается KCU, KCV или KCT.

Поскольку наиболее распространены испытания на удар образцов с

U- образным надрезом, в справочниках чаще всего проводится обозначение ударной вязкости KCU, МДж/м².

Рис. 20. Образцы для испытаний на удар:

а – U-образный надрез;

б – V-образный надрез;

в – образец с трещиной.