идз механические свойства металлов / Идз 12 вариант

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ФХ

Отчёт

по индивидуальному домашнему заданию №2

по дисциплине «Материаловедение»

Тема: Механические свойства металлов

Студентка гр.
Преподаватель		Васильев Б. В.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы:

Изучение основных методов определения механических свойств.

Ход выполнения работы

1. Изучили приведённую литературу.

2. Ответили на контрольные вопросы

3. Ознакомились с методикой испытания на растяжение, твёрдость и ударную вязкость

Контрольные вопросы

1. Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение металла (или другого материала) под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам обычно относят сопротивление металла (сплава) деформации (прочность) и сопротивление разрушению (пластичность, вязкость, а также способность металла не разрушаться при наличии трещин). Механические испытания – получение числовых значений механических свойств, то есть значения напряжений или деформаций, при которых происходят изменения физического и механического состояний материала.

2. Какие испытания называются статическими, а какие динамическими, что они характеризуют? Приведите примеры.

Статическими называют испытания, при которых прилагаемая к образцу нагрузка возрастает медленно и плавно. Чаще применяют испытания на растяжение, позволяющее по результатам одного опыта установить несколько важных механических характеристик металла или сплава.

Динамические испытания – испытания, которые используют для оценки способности металлических материалов переносить ударные нагрузки, а также широко применяемые для выявления склонности металлов к хрупкому разрушению (переезд автомобиля через выбоину на дороге, взлет и посадку самолетов).

3. Что характеризует модуль упругости (модуль Юнга) материала и как его определить по диаграмме растяжения?

Напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называют временным сопротивлением, или пределом прочности:

Напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2%, называют условным пределом текучести:

Относительное удлинение – характеристика пластичности, определяемая при испытании на растяжение:

Относительное сужение - характеристика пластичности, определяемая при испытании на растяжение:

Модуль упругости (Е) определяет жесткость материала, интенсивность увеличения напряжения по мере упругой деформации. Физический смысл Е сводится к тому, что он характеризует сопротивляемость металла упругой деформации, т.е. смещение атомов из положения равновесия в решетке. По диаграмме растяжения модуль упругости определяется тангенсом угла наклона прямой к оси абсцисс Е=𝜎𝛿, где 𝛿 – относительная деформация

5. Что такое твёрдость?

Твёрдостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое.

6. Назовите три основных метода определения твердости, укажите, как они реализуются?

Метод Бринелля, Роквелла и Виккерса. Метод Бринелля заключается во вдавливании стального шарика диаметром D, мм, в образец (изделие) под действием нагрузки F(P), H (кгс) и измерении диаметра отпечатка d, мм, после снятия испытательной нагрузки.

Метод Роквелла заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом с углом у вершины 120 ºC (шкалы A и C) или со стальным шариком диаметром 1,5875 мм (шкала B) в испытуемый образец (изделие) под действием последовательно прилагаемых предварительной (кгс) и основной (кгс) нагрузок и измерений остаточного увеличения е глубины внедрения наконечника после снятия основной нагрузки и сохранения предварительной нагрузки в единицах измерения 0,002 мм.

Метод Виккерса заключается во вдавливании алмазного наконечника, имеющего форму правильной четырёхгранной пирамиды, в образец (изделия) под действием нагрузки F(P) и измерении диагонали отпечатка d, оставшегося после снятия нагрузки.

7. Твердость, каких металлов определяют по методу Бринелля, Роквелла (по шкалам A, B, C) и Виккерса?

Метод Бринелля:

1 — сталь, никелевые и титановые сплавы;

2 — чугун;

3 — медь и сплавы меди;

4 — лёгкие металлы и их сплавы;

5 — свинец, олово.

Метод Роквелла: Для измерения высоких значений твердости алмазным конусом чаще всего используются шкалы «А», «С». По ним тестируют образцы из закаленных инструментальных сталей и других твердых стальных сплавов. А сравнительно более мягкие материалы, такие как алюминий, медь, латунь, отожженные стали испытываются шариковыми инденторами по шкале «В».

Метод Виккерса: черные и цветные металлы

8. Как определяют ударную вязкость при изгибе, что она характеризует? Напишите формулу для расчёта KCU.

Ударную вязкость при изгибе определяют методом динамического испытания на ударный изгиб с измерением величины ударной вязкости. Метод основан на разрушении образца с концентратором посередине одним ударом маятникового корпа.

Под ударной вязкостью KC, Дж/ (кгс*м/ ) понимают работу удара, Дж/(кгс*м/ ), отнесённую к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора KC=K/ .

Ударная вязкость является интегральной характеристикой, включающей работу зарождения трещины ( ) и работу распространения вязкой трещины ( ) : KCU = .

9. Какие виды образцов используют при определении ударной вязкости, в каких случаях они используются.

Образцы с концентраторами трёх видов:

а) U с радиусом концентратора R = 1 мм, применяют при приемочном контроле металлопродукции.

б) V с R = 0,25 мм и углом 45º, используют при контроле металлопродукции для ответственных конструкций (транспортных средств, летательных аппаратом др.)

с) T – усталостная трещина, предназначены для испытания материалов, работающих в особо ответственных конструкциях.

Вариант 12

1. Диаграмма растяжения образца для стали марки 50

Рисунок №1 – «Диаграмма растяжения образца для стали марки 50»

2. Схема испытания на растяжение:

Рисунок №2 – «Образец до испытания на растяжение»

Рисунок №3 – «Образец после испытания на растяжение»

Схема испытания на твёрдость:

Рисунок №4 – «Схема испытания на твёрдость: а – по Бринеллю, б – по Роквеллу, в – по Виккерсу»

Рисунок №5 – «Образец после испытания на твёрдость»

Схема испытания на ударную вязкость:

Рисунок №6 – «Образец до испытания на ударную вязкость»

Рисунок №7 – «Образец после испытания на ударную вязкость»

= 1920/ 1920/ 1920/28,27 = 67,92 кгс/ = 666,07 МПа

кгс/ = 419,72 МПа

= 4,375*100 / 30 = 14,58%

= = (28,27 – 16,18) * = 12,09 * 3,54 =

= 42,79%

4. Рассчитываем значение твёрдости по Бринеллю. P = 187,5, кг D = 2,5, мм d = 0,99 мм

HB	HRA	HRC	HRB	HV
241 (	62	23	102	240

5. Рассчитаем ударную вязкость при изгибе KCU (МДж/м^2), при mgl = 30,1 Дж, поперечное сечение имеет размеры 8 мм х 10 мм,

МДж/м^2

6. Рассчитаем модуль упругости – модуль Юнга E по формуле

a =

Вывод: модуль упругости не соответствует требованиям ГОСТ.

7. Занесём полученные результаты в таблицу и сравним их с требованиями ГОСТ 1050-88 для стали 50.

Результаты испытаний					HB	KCU	Модуль упругости
	МПа		%		МПа	МДж/м^2
	666,07	419,72	14,58	42,79	239		1,66
Требования ГОСТ 1050-88	не менее				не более	не менее
	630	375	14	40	241	0,38

Вывод: сталь не соответствует требованию ГОСТ 1050-88, так ударная вязкость при изгибе меньше, требуемых 0,38 МДж/ м^2.