Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра конструирования горных машин

и технологии машиностроения

Определение физико-механических

характеристик материалов

Методические указания к лабораторным работам

для студентов специальностей

130400, 131000, 150100, 150700, 151000

Санкт-Петербург

2012

УДК 620.22:622.002.5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ: Методические указания к лабораторным работам. / Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». Сост.: В.И. Болобов, В.С. Бочков. СПб, 2012, 15 стр.

Рассмотрены вопросы определения прочностных и пластических свойств металлов методом одноосного растяжения образцов до разрыва, а так же ударной вязкости металлических материалов методом ударного изгиба образцов. Приводится краткая характеристика основных прочностных и пластических свойств металлов. Анализируется вид диаграмм растяжения и зависимостей ударной вязкости от температуры испытаний для хладноломких и хладостойких материалов. Содержатся сведения, необходимые для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение».

Методические указания предназначены для студентов специальностей 130400 «Горные машины и оборудование», 131000 «Сооружение и ремонт объектов трубопроводного транспорта», «Проектирование, сооружение и эксплуатация морских трубопроводов», 150100 «Материаловедение и технологии новых материалов», 150700 «Оборудование и технология сварочного производства», «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств», 151000 «Оборудование нефтегазопереработки».

Ил. 6.

Научный редактор доц. А.П.Баталов

ã Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», 2012 г.

Лабораторная работа №1 «Определение физико-механических характеристик материалов при растяжении образцов до разрыва» Введение

Цель работы:

– получение навыков в определении основных физико-механических характеристик материалов,

– на примере разрывной машины фирмы Zwick/Roell ознакомление с устройством и работой современного испытательного оборудования.

Все детали машин в процессе эксплуатации подвергаются воздействию внешних нагрузок - растягивающих, сжимающих, изгибающих, вследствие чего они деформируются.

Деформация - это изменение формы и размеров тела под действием напряжений.

Напряжение - это отношение усилия, приложенного к конструкции, к площади ее сечения. Обозначается буквой σ (сигма) и выражается в МПа или кгс/мм² (1 кгс/мм² = 10 МПа).

Если нагрузки небольшие, то после прекращения их действия деталь принимает свою первоначальную форму - деформация исчезает.

Свойство материалов принимать первоначальную форму после прекращения действия внешних сил называется упругостью, а деформация, исчезающая после снятия нагрузки, называется упругой.

Если к детали приложить большие усилия, то после прекращения их действия деталь не примет своей первоначальной формы, а останется деформированной.

Способность материала получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности называется пластичностью, а деформация, остающаяся после снятия нагрузки, называется пластической (остаточной).

Материалы с ярко выраженными пластическими свойствами - это пластилин, глина, из металлов - медь, алюминий.

Материалы не способные к пластической деформации называются хрупкими. Это стекло, камень, чугун, закаленная сталь.

Заключительная стадия деформирования материалов - это разрушение, т. е. разделения твердого тела на части. Различают хрупкое и вязкое (пластичное) разрушение.

Хрупкому разрушению предшествует только упругая деформация, вследствие чего для разрушения не требуется большой работы.

Вязкому - предшествует значительная пластическая деформация и на его свершение затрачивается большая работа.

В металлах могут иметь место оба вида разрушения и их комбинации, когда одна часть сечения образца разрушается вязко, а другая - хрупко.

Для сохранения работоспособности в условиях эксплуатации материалы конструкций должны обладать определенными физико-механическими свойствами, т.е. свойствами проявляемыми при воздействии на материал внешних нагрузок. Одним из наиболее информативных методов, используемых для определения физико-механических свойств материалов, является метод растяжения образцов до разрыва.