Испытание на сжатие и на изгиб.

Испытание на сжатие и на изгиб производится обычно только для чугуна.

Для испытаний на сжатие цилиндрический образец помещают на стол испытательной машины и сжимается верхней подвижной частью ее до разрушения.

Для испытаний на изгиб применяют литые образцы диаметром 30 мм и общей длиной 660 мм или 360 мм с таким расчетом, чтобы расстояние между опорами на которые кладутся образцы, составляло 600 мм или 300мм. Усилие машины P прикладывается посредине расстояния между опорами с помощью приспособления с клиновым наконечником, и постепенно увеличивается вплоть до излома образца. Предел прочности при изгибе определяется по формуле

σ_u= 8 P₁ L / 3,14 d³ , где

P₁ - усилие машины, МПа.

L – расстояние между опорами, мм.

d- диаметр образца, мм.

Схема испытания на изгиб.

Испытание на ударную вязкость.

в связи с тем, что ответственные отливки часто работают в условиях резко возрастающей переменной нагрузки, для ряда сплавов (сталь, высокопрочный чугун), из которых изготовляются подобные отливки, производится испытание на ударную вязкость. Образцы представляют собой квадрат 10 х 10 мм и длиной 55 мм в середине которого фрезой выполняются надрез. При испытании высокопрочного чугуна надреза не делают. Определение ударной вязкости выполняется на маятниковом копре.

Схема испытания образца на удар.

Определение твердости.

Твердость сплавов определяется чаще другие механические свойства, так как это испытание не требует специальных образцов и выполняется непосредственно на проверяемых отливках. При этом на отливке предварительно защищается абразивом или напильником небольшая площадка. Твердость обычно проверяется на прессе Бринеля. Способом вдавливания закаленного полированного шарика в испытуемую отливку с приложением силы

Испытание отливки из серого и ковкого чугуна, стали и бронзы производят при нагрузке 3000 кгс, а испытание отливок из алюминиевых сплавов – при нагрузке 1000 кгс, диаметр шарика во всех случаях равен 10 мм. Между значениями твердости и предела прочности на растяжение существуют приблизительные соотношения:

- для углеродистой стали σ_в= ( 0,3 – 0,4 ) HB

- для серого чугуна σ_в= 0,1 HB

- для бронзы и латуни σ_в= 0,25 HB

Диаграмма состояния Fe – c.

Диаграмма состояния железоуглеродистых сплавов является сложной и объединяет все типы диаграмм, рассмотренные в предыдущей теме. Рассмотрим упрощенную диаграмму состояния сплава железа с углеродом, которая ограничена содержанием углерода от 0 до 6,67 % , т.е. в ней представлены сплавы от чистого железа до цементита. Сплавы более высоким содержанием углерода в промышленности не применяются.

Диаграмма называется упрощенной потому, что в ней не указаны область существования δ-железо (в левом верхнем углу) и область различной растворимости углерода в α-железе ( в левом нижнем углу), практически эти допущения вполне допустимы.

Феррит представляет собой почти чистое α-железо, в кристаллической решетке которого находится очень небольшое количество атомов углерода и других примесей.

Цементит (карбид железа – Fe₃C) называется химическое соединение железа с углеродом. Он содержит 6.67% углерода (остольное железо) и имеет сложную кристаллическую решетку, составляющую из 12 атомов железа и 4х атомов углерода.

Перлит – это равномерная механическая смесь феррита и цементита. Он образуется при температуре 723^оС и содержит 0.8% углерода. Чтобы отличить перлит от эвтектики, его еще называют эвтектоидом. В зависимости от формы цементита перлит может быть пластинчатым или зернистым.

Аустенитом называют твердый раствор углерода и других приместей (до2%) в γ-железе. При температуре ниже 1130^оС растворимость углерода в железе уменьшается и избыточный углерод выделяется в виде цементита. При температуре 723^оС аустенит полностью распадается с образованием перлита. Температура превращения аустенита в перлит путем введения в состав железоуглеродистых сплавов значительного количества легирующих элементов (например, никеля или марганца) может быть понижена до комнатной (18^оС). При этом сталь полностью или частично сохраняет свое аустенитное строение.

Ледебурит – это эвтектика из зерен аустенита и цементита, образующаяся в процессе затвердевания сплавов. Он содержит 4.3% углерода и образуется при температуре 1130^оС. При температуре ниже 723^оС он превращается в механическую смесь перлита и цементита, так как при такой температуре аустенит превращается в перлит.

Превращения, происходящие с железо-углеродистых сплавах в областях ограниченной линией ликвидса АСD и линией солидуса AECF, называется первичной кристаллизацией в отличие от вторичной кристаллизации, которая происходит в твердом состоянии сплавов и имеет на диаграмме верхнюю границу по линии GSECF и нижнюю границу по линии PSK, соответствующую температуре 723^оС. Вторичная кристаллизация сплавов определяет условия термической обработки, производимой с целью изменения структуры и свойства сплавов.