Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Proprietăți mecanice manifestată ca capacitatea unui material de a rezista tuturor tipurilor de influențe mecanice externe.

Impacturile mecanice caracterizează după direcție, duratăŞi domeniul de aplicare.În direcție, impacturile mecanice pot fi considerate ca liniar(tensiune și compresie) și colţ(încovoiere și torsiune). După durată se împart în staticŞi dinamic, după domeniul de aplicare - pe volumetrice și superficiale.

Proprietățile mecanice determină modificarea formei, mărimii și continuității substanțelor și materialelor sub influențe mecanice și, în consecință, rezultatul aproape a oricărui efect mecanic asupra substanțelor și materialelor care are loc în timpul producerii și exploatării (utilizarii) acestora.

Principalele proprietăți mecanice ale substanțelor și materialelor includ elasticitate, rigiditate, elasticitate, ductilitate, rezistență, fragilitate, tenacitate și duritate.

Elasticitate- proprietatea materialelor de a-și restabili spontan forma și volumul (solidele) sau numai volumul (lichidele și gazele) atunci când influențele externe încetează. Elasticitatea se datorează interacțiunii dintre atomii (moleculele) unei substanțe și mișcarea termică a acestora.

Ca măsură a capacității materialelor sau produselor de a schimba dimensiunea și forma sub un anumit tip de sarcină, conceptele "elasticitate„Și "rigiditate".

Elasticitate - capacitatea unui material sau a unui produs de a suferi modificări semnificative de dimensiune și formă fără distrugere cu o forță de acțiune relativ mică.

Duritate - capacitatea unui material sau produs de a modifica mai puțin dimensiunea și forma sub un anumit tip de sarcină. Cu cât rigiditatea este mai mare, cu atât este mai mică schimbarea.

Elasticitate- abilitate materiale dure menține o formă și un volum schimbat fără discontinuități microscopice după îndepărtarea sarcinilor mecanice care au provocat aceste modificări.

Deformarea plastică este asociată cu ruperea unor legături interatomice și formarea altora noi. Luarea în considerare a plasticității face posibilă determinarea marjelor de siguranță, deformabilitatea și stabilitatea și extinde posibilitățile de a crea structuri de greutate minimă.

Rezistenta mecanica solide - proprietatea de a rezista la distrugere, separarea în părți), precum și la schimbarea ireversibilă a formei sub stres mecanic. Rezistența solidelor este determinată în cele din urmă de forțele de interacțiune dintre unitățile structurale constitutive ale acestora (atomi, ioni etc.).

Fragilitate- proprietatea solidelor de a se prăbuși sub influențe mecanice fără modificări preliminare semnificative de formă și volum.

Vâscozitate (frecare internă)- capacitatea materialelor de a rezista la acţiune forțe externe, sunand:

În solide - propagarea unei fisuri ascuțite existente (fractură);

În lichide și gaze - curgere.

Duritate - proprietatea materialelor de a rezista la efectele de contact (indentare sau zgâriere) în stratul de suprafață. Particularitatea acestei proprietăți este că se realizează numai într-un volum mic de substanță. Duritatea este o proprietate complexă a unui material, care reflectă atât rezistența, cât și ductilitatea acestuia.

În absența influențelor mecanice, atomii din cristal se află în poziții de echilibru. Sub influențe mecanice, are loc deformarea unui obiect material.

Deformare- schimbare poziție relativă un set de particule dintr-o substanță care duce la o modificare a formei și dimensiunii corpului sau a părților sale și provoacă o modificare a forțelor de interacțiune dintre ele. Toate substanțele sunt deformabile.

Dacă se aplică o sarcină de compresiune, atunci particulele structurii substanței (de exemplu, atomii) se vor apropia de o astfel de distanță la care forțele interne de respingere vor echilibra forțele de compresie externe. Când este întins, distanța dintre particulele structurale crește până când forțele atractive echilibrează sarcina externă.

La solide, după mecanismul de apariție, se disting deformarea elastică și plastică. Deformare elastică numită deformare, a cărei influență asupra formei, structurii și proprietăților materialului este eliminată după încetarea forțelor externe și plastic - acea parte a deformației care rămâne după îndepărtarea sarcinii, modificând ireversibil structura materialului și proprietățile acestuia.

Toate solidele reale, chiar și la deformații mici, au proprietăți plastice, ceea ce predetermina mecanisme mixte de deformare - deformare elastoplastică. Astfel, în diverse părți și structuri, deformațiile plastice, de regulă, acoperă un volum mic de material, restul experimentează doar deformații elastice. Dacă mărimea deformației depinde în mod clar de timp, de exemplu crește cu o sarcină constantă, dar este reversibilă, se numește vascoelastice.

Deformarea plastică în substanțele solide poate fi realizată, de exemplu, prin alunecare, care are loc în rețeaua cristalină a substanței de-a lungul planurilor și direcțiilor cu cea mai densă împachetare de atomi. Se formează planuri de alunecare și direcții de alunecare situate în aceste planuri sistem de alunecare.În metale, de exemplu, unul sau mai multe sisteme de alunecare pot funcționa simultan.

Reprezentarea procesului de alunecare ca mișcare simultană a unei părți a cristalului față de alta este pur schematică (fig), deoarece o astfel de mișcare ar necesita valori de încărcare externă de sute și mii de ori mai mari decât cele sub care procesul are loc în realitate.

În materialele reale, alunecarea apare atât ca urmare a mișcării luxațiilor într-un plan de alunecare, cât și prin trecerea la altele. Dislocațiile care se deplasează într-o substanță cristalină deformată generează un număr mare de atomi dislocați și vacante.

Cea mai mare parte a muncii (până la 95%) cheltuite pentru deformare este transformată în căldură (are loc încălzirea), restul energiei se acumulează sub forma unei densități crescute a defectelor rețelei (locuri libere și în principal dislocații). Acumularea de energie este evidentiata si de cresterea tensiunilor reziduale ca urmare a deformarii. În acest sens, starea unui material deformat plastic este instabilă și se poate modifica, de exemplu, în timpul tratamentului termic.

Cele mai simple elemente de deformare sunt:

alungirea relativă δ - raportul dintre creșterea în lungime (/,-/ 0) a probei sub influența sarcinii și valoarea sa inițială / 0:

δ = (/,-/ 0)/ / 0

contracție relativă ψ - raportul reducerii ariei secțiunii transversale a probei sub influența sarcinii (S 0 -S 1) la valoarea sa originală S 0:

ψ= (S 0 -S 1)/ S 0

Rezistenta la deformare este determinata de rezistenta la forfecare a unui strat atomic fata de altul, vecin. Pentru a estima amploarea acestei rezistențe, conceptul „ Voltaj".

Voltaj - o măsură a forțelor interne care apar în timpul deformării unui material, care caracterizează modificarea forțelor de interacțiune dintre particulele unei substanțe în timpul deformării sale. Tensiunea nu este măsurată direct, ci este calculată doar prin mărimea forțelor care acționează asupra corpului sau determinată indirect - de efectele acțiunii sale, de exemplu, de efectul piezoelectric.

Tensiunea este o mărime vectorială; se numește mărimea proiecției acestui vector pe planul normal și tangent normalŞi efort de forfecare...

Sistemul de alunecare în timpul deformării plastice într-o anumită substanță cristalină este caracterizat de mărimea efortului de forfecare minimă care este necesară pentru a iniția alunecarea. Acest efort critic de forfecare t 0, care nu depinde de orientarea planului de alunecare în raport cu sarcina aplicată și este una dintre caracteristici fundamentale material cristalin.

Dacă alunecarea într-un sistem dat începe atunci când efortul de forfecare atinge o valoare critică m 0, atunci deformarea continuă necesită o creștere continuă a efortului de forfecare, de exemplu. deformarea este însoțită de întărire continuă ( întărire prin deformare, sau întărire).

întărire- modificarea structurii și proprietăților cu creșterea densității defectelor rețelei cristaline în substanțe ca urmare a deformării plastice. Odată cu întărirea la rece, ductilitatea și duritatea scad, dar duritatea și rezistența cresc. Întărirea la rece este utilizată pentru întărirea suprafeței produselor, dar trebuie avut în vedere faptul că metalele întărite sunt mai susceptibile la coroziune și sunt predispuse la fisurarea coroziunii.

Tensiunile caracterizează după sursa de apariţieŞi în raport cu timpul de expunere.

În funcție de sursa de tensiune, acestea sunt împărțite în mecanic - sub influențe mecanice, termic- datorită unui gradient de temperatură, de exemplu în timpul încălzirii sau răcirii rapide între suprafață și straturile interne și structural (faza) -în timpul diferitelor procese fizico-chimice care au loc într-o substanță, de exemplu, o modificare a volumului cristalitelor individuale în timpul transformărilor de fază.

Mărimea tensiunii mecanice într-o probă de material σ este direct proporțională cu mărimea forței externe F, Pa:

σ = F/S,

Unde S- suprafata proba, m2.

Caracteristicile mecanice de bază ale rezistenței materialului la deformare și rupere: Modulul Young, raportul lui Poisson, modulul de forfecare, limita de proporționalitate, limita elastică, si de asemenea limite de randamentŞi rezistenţă.

ŞTIINŢA MATERIALELOR

Proprietăți mecanice și metode de determinare a acestora

Proprietățile mecanice ale materialelor sunt determinate de mostre speciale.

Cele mai comune caracteristici mecanice sunt: duritate, limitele de rezistență și elasticitate, puterea de impact

Testele sunt efectuate pe mașini de încercare la tracțiune folosind mostre speciale. Deformarea poate fi elastic sau plastic. Elastic deformarea este înlăturată complet (dispare) după îndepărtare
încărcături. Plastic deformarea nu dispare după îndepărtarea sarcinii (îndoiți firul de aluminiu, după ce sarcina este îndepărtată, firul nu se îndoaie - este deformat plastic).

Aceasta determină: limită rezistenţă (sв) este tensiunea la care proba eșuează

Determinarea durității

Duritatea caracterizează rezistența unui material la deformații plastice mari.

Cele mai obișnuite metode de determinare a durității implică introducerea unui corp special, numit indentor, în materialul testat cu o astfel de forță încât să rămână o amprentă de indentor în material.

metoda Brinell (NV)

Bila este indentată sub sarcină constantă, rezultând o amprentă sub forma unei gropițe sferice care se formează pe suprafața probei.

Diametrul imprimării este măsurat în două direcții reciproc perpendiculare folosind un microscop Brinell - aceasta este o lupă cu o scară.

metoda Rockwell

Diferența fundamentală dintre această metodă și cea discutată anterior este că duritatea este determinată nu de suprafața amprentei indentorului, ci de adâncimea pătrunderii acesteia în proba studiată.

Un con de diamant este folosit ca indentor la testarea materialelor dure și o bilă de oțel întărit la testarea materialelor moi. Valorile durității sunt indicate: HRB - minge (de exemplu, 90HRA). Scala de duritateHRC s-a modificat din cauza unei modificări a referinței, astfel încât valorile măsurate trebuie corectate.

Valorile durității în unitățiH.R.C.de aproximativ 10 ori mai puțin decât în ​​unitățile NV, adică duritate 30H.R.C.aproximativ corespunde cu 300НВ.

metoda Vickers

Metoda se bazează pe indentarea unei piramide tetraedrice de diamant cu un unghi între fețele opuse egal cu 136°. Duritate (este desemnat H.V.) este determinată de raportul dintre încărcare și suprafața imprimării.

Valorile durității Brinell și Vickers sunt aproape egale.

Metoda Shore .

Când se măsoară duritatea Shore, o sarcină împreună cu un indentor montat pe ea (de obicei o bilă de oțel) cade de la o înălțime pe eșantion perpendicular pe suprafața sa. Duritatea Shore este determinată de înălțimea retragerii mingii (greutatea cu un indentor).

Determinarea rezistenței la impact și a tenacității la rupere

Pentru a determina rezistența la impact, se folosesc eșantioane cu crestătură, care servește ca un concentrator de stres. Eșantionul este montat pe un dispozitiv de șansă cu pendul, astfel încât pendulul să lovească de crestătură, deschizându-l. Pendulul este ridicat la o înălțime când cade, el distruge proba, ridicându-se la o înălțime (deoarece o parte din munca acumulată în timpul ridicării este cheltuită pentru distrugerea probei).

Rezistența la impact - aceasta este lucrarea relativă a distrugerii, adică. munca legată de zona eșantionului înainte de eșec.
Duritatea la fractură. Mai mult informatii complete Duritatea metalelor este determinată prin teste de tenacitate la rupere.

CLASIFICAREA OTELULUI

Aliajele cu un conținut de carbon (C) de până la 2,14% se numesc oțeluri.

Otelurile sunt clasificate in functie de compozitia chimica, mod de producție, calitate, grad de dezoxidare, scop, structură

Conform chimiei Compoziția oțelului este clasificată în carbon și aliaj.
Carbonacee sunt împărțite în: cu conținut scăzut de carbon - până la 0,25% C,
carbon mediu – 0,25-0,6% C,
cu conținut ridicat de carbon - mai mult de 0,6% C.
Pe baza conținutului de elemente de aliere, acestea sunt împărțite în:
slab aliat - până la 2,5% din ligi. el.,
mediu aliat – 2,5-10% din lig. el.,
foarte aliat - mai mult de 10% l. e.

După metoda de producție, se disting:
convertor,
vatra deschisa,
otel electric,
oțel printr-o metodă specială de topire.

Oțelurile sunt clasificate în funcție de destinația lor:
structural,
instrumental,
constructii,
oțel pentru scopuri speciale cu proprietăți speciale.

După calitate se disting:
calitate obisnuita,
calitate superioară,
calitate superioară
în special de înaltă calitate.
Calitatea oțelului depinde de impuritățile dăunătoare, în principal (sulf, fosfor)

Calitate oteluri carbon reflectate în marcaje.
Oțelurile de calitate obișnuită sunt marcate cu literele St (St3).
La sfârșitul marcajului oțelurilor de înaltă calitate este plasată litera A (U10A).

Toate oțelurile aliate sunt produse cu cel puțin înaltă calitate (10, 20, 45 - % C în 0,00).

Pentru producția de oțeluri deosebit de de înaltă calitate se folosesc tipuri speciale care îmbunătățesc prelucrarea, care pot fi indicate în marcajele oțelurilor.
VI (VIT) – topirea în cuptoare cu inducție în vid,
VD (VDP) – retopire în cuptoare cu arc cu vid,
Ш (EMP) – retopire electrozgură,
SD – retopirea cu arc în vid a oțelurilor după retopirea cu zgură electrică,
ODP – retopire convențională cu arc,
PDB – retopire cu arc cu plasmă.

După gradul de dezoxidare, se disting:
calm (st) care este dezoxidat de mangan. Siliciu și aluminiu.
semi-liniștită (ps) dezoxidată de mangan și aluminiu.
fierbere (kp) este dezoxidată de mangan.

În standardele GOST, următoarea combinație de numere și litere este acceptată pentru marcarea oțelului.
Prima cifră din marcaj indică conținutul de carbon al oțelului:
dacă cifra este cu o singură cifră, atunci 0,0%,
dacă numărul este de două cifre, atunci 0,00%,
dacă cifra nu este specificată atunci ~ 1%.
EXEMPLUL 9ХС – 0,9% carbon

Pentru a desemna elementele de aliere incluse în oțel, fiecăruia îi este atribuită propria literă:

N-nichel, D-cupru, A-azot, X-crom, P-bor, P-fosfor, K-cobalt, B-niobiu, M-malibden, C-zirconiu, T-titan, G-mangan, C- silicon, F-vanadiu, S-aluminiu, B-tungsten.

Cifrele care urmează după litere indică conținutul mediu al unui element de aliere dat în %. Dacă nu există un număr, atunci elementul de aliere este ~ 1%.

Exemplu:
9ХС - 0,9% carbon, 1% crom, 1% siliciu.
X12 – 1% carbon, 12% crom.

Gradul de dezoxidare a oțelurilor este indicat prin litere la sfârșitul marcajului din oțel: SP - calm, PS - semi-liniștit, KP - fierbere.

Pentru unele oțeluri se folosește un simbol special:

P – oțel rapid, numărul după care indică conținutul de wolfram în% (P18-oțel rapid cu 18% tungsten),
Marcarea oțelurilor pentru rulmenți cu bile începe cu litera Ш și numărul următor indicând un conținut de crom de 0,0% (ShKh15 - oțel pentru rulmenți cu bile 1,5% crom)

Oțeluri carbon de calitate obișnuită– St0, St1, St2, St3, St3G, ... - folosit pentru structuri metalice slab încărcate.
Oțeluri carbon de calitate structurală – 08, 10, 15, 20, 25, 30, …85 – șuruburi, piulițe, șuruburi.
Oțeluri automate - A11, A20, A30, AC40 (C - plumb, E - seleniu) produse necritice sunt fabricate pe mașini automate.

Carbon oteluri pentru scule – U7, U8, U9, ... U13.
Calitate înaltă - U7A, ... U13A.
oteluri aliate -
Artă. rezistență medie 15ХР,20ХМ etc.
Artă. rezistență crescută – 12Х2Н3А, 18Х2НМА fac segmente de piston
Oțelurile îmbunătățite - 30X, 40X, 50X - sunt folosite pentru realizarea arborilor cotiți.
Oteluri crom-siliciu-mangan – 30KhGSA producția de automobile.
Oțeluri crom-nichel – roți dințate 40ХН

Crom-nichel-molibdenoțeluri - 40KhNMA, 38KhNZMFA produc piese puternic încărcate.
Oțeluri de înaltă rezistență - 30KhGSNA, 30Kh5MSFA.
Oțelurile pentru arcuri - 55С2, 60С2А, 70С3А sunt utilizate pentru producția de arcuri auto și arcuri pentru automobile.
Oțelurile pentru rulmenți cu bile - ShKh15, ShKh15SG sunt folosite pentru a face șine pentru rezervoare cu șenile și traverse de șine.

Instrumentaloțel – 9ХС, ХВГС, ХВ2, ХВ4 – se produc matrițe și broșe.
Oțeluri de mare viteză - R18, R6M5, 10R6M5 - scule de dimensiuni mari care lucrează cu sarcini alternative.
Oțelurile cu destinație specială - 12Х13, 30Х13, 12Х18Н10Т - sunt utilizate pentru fabricarea palelor de turbine și a instrumentelor chirurgicale.
Oțeluri rezistente la căldură – 15Х5, 12Х17, 15Х28, 25Х2М1A sunt folosite la fabricarea cazanelor.

Fontă - clasificare și marcare

În funcție de gradul de grafitizare, care determină tipul de fractură, gri, alb și jumătate (sau albit).
În funcție de forma incluziunilor de grafit - fontă cu grafit lamelar, sferic (fontă de înaltă rezistență), vermicular și fulgi (fontă maleabilă).
in functie de natura bazei metalice - perlitic, feritic, perlitic-feritic, austenitic, bainit si martensitic

În funcție de scop - pentru fontă structurală și fontă cu proprietăți speciale; dupa compozitia chimica – aliate si nealiate.
Fonta cenușie este cel mai utilizat tip de fontă (construcții mecanice, instalații sanitare, construcții de construcții) și are un coeficient mare de absorbție a vibrațiilor pentru vibrațiile pieselor (de 2-4 ori mai mare decât cel al oțelului).

Fonta albă este un aliaj în care excesul de carbon, care nu se găsește în soluția solidă de fier, este prezent în stare legată sub formă de carburi de fier Fe3C (cementită)
Fonta albă, datorită proprietăților mecanice scăzute și fragilității, are o utilizare limitată pentru părțile de configurații simple care funcționează în condiții de uzură abrazivă crescută

O jumătate de fontă conține o parte din carbon în stare liberă sub formă de grafit și o parte din acesta în stare legată sub formă de carbură. Este utilizat ca material de frecare care funcționează în condiții de frecare uscată (plăcuțe de frână), precum și pentru fabricarea pieselor cu rezistență crescută la uzură (laminare, fabricare hârtie, role de măcinat făină).

Criterii de selecție a materialelor

Proprietăți este o caracteristică cantitativă sau calitativă a unui material care îi determină comunitatea sau diferența cu alte materiale.
Există trei grupe principale de proprietăți: operaționale, tehnologice și de cost, care stau la baza alegerii materialului și determină caracteristicile tehnice și fezabilitate economică aplicarea acestuia. Proprietățile de performanță sunt de o importanță capitală.
Operațional numiți proprietățile unui material care determină performanța pieselor, dispozitivelor și sculelor de mașini, puterea, viteza, costul și alți indicatori tehnici și operaționali ai acestora.
Performanța marii majorități a pieselor și produselor de mașini este asigurată de nivelul proprietăților mecanice care caracterizează comportamentul materialului sub influența sarcinii externe. Deoarece condițiile de încărcare ale pieselor mașinii sunt variate, proprietățile mecanice includ grup mare indicatori.
În funcție de modificările în timp, sarcinile sunt împărțite în statice și dinamice. Încărcarea statică se caracterizează printr-o rată scăzută de modificare a mărimii sale, iar sarcinile dinamice se modifică în timp la rate mari, de exemplu, în timpul încărcării la impact. În plus, sarcinile sunt împărțite în tracțiune, compresiune, încovoiere, torsiune și forfecare. Modificările de sarcină se pot repeta periodic, motiv pentru care sunt numite recurente sau ciclice. În condițiile de funcționare a mașinii, efectele sarcinilor enumerate se pot manifesta în diferite combinații.
Sub influența sarcinilor externe, precum și a transformărilor structurale de fază, în materialul structurilor apar forțe interne, care pot fi exprimate prin sarcini externe. Se numesc forțele interne pe unitatea de suprafață a secțiunii transversale a unui corp stresuri. Introducerea conceptului de stres face posibilă efectuarea calculelor de rezistență a structurilor și a elementelor acestora.
În cel mai simplu caz al tensiunii axiale a unei tije cilindrice, solicitarea σ este definit ca raportul dintre forța de tracțiune P și aria secțiunii transversale inițiale Fo, adică.

σ = P/Fo

Acțiunea forțelor externe duce la deformarea corpului, adică. pentru a-și schimba dimensiunea și forma. Deformația care dispare după descărcare se numește elastică, iar deformația care rămâne în corp se numește plastică (reziduală).
Performanța unui grup separat de părți ale mașinii depinde nu numai de proprietățile mecanice, ci și de rezistența la agenți chimic activi. mediu de lucru, dacă un astfel de impact devine semnificativ, atunci proprietățile fizico-chimice ale materialului - rezistența la căldură și rezistența la coroziune - devin decisive.
Rezistenta la caldura caracterizează capacitatea unui material de a rezista coroziunii chimice într-o atmosferă de gaze uscate la temperaturi ridicate. În metale, încălzirea este însoțită de formarea unui strat de oxid (scamere) la suprafață.
Rezistenta la coroziune– aceasta este capacitatea unui metal de a rezista coroziunii electrochimice, care se dezvoltă în prezența unui mediu lichid pe suprafața metalului și a eterogenității sale electrochimice.
Pentru unele piese de mașină, important proprietăți fizice, care caracterizează comportamentul materialelor în câmpuri magnetice, electrice și termice, precum și sub influența fluxurilor energie mare sau radiații. Ele sunt de obicei împărțite în magnetice, electrice, termofizice și radiații.
Capacitatea unui material de a fi supus diferitelor metode de prelucrare la cald și la rece este determinată de proprietăți tehnologice. Acestea includ proprietățile de turnare, deformabilitatea, sudarea și prelucrabilitatea cu scule de tăiere. Proprietățile tehnologice fac posibilă efectuarea prelucrărilor de schimbare a formei și obținerea de semifabricate și piese de mașină.
Ultimul grup de proprietăți de bază include costul materialului, care evaluează rentabilitatea utilizării acestuia. Indicatorul său cantitativ este prețul cu ridicata - costul pe unitate de masă a materialelor sub formă de lingouri, profile, pulbere, bucăți și semifabricate sudate, la care producătorul își vinde produsele întreprinderilor de construcții de mașini și instrumente.

Proprietăți mecanice determinate sub sarcini statice

Proprietățile mecanice caracterizează rezistența unui material la deformare, distrugere sau particularitatea comportamentului său în timpul procesului de distrugere. Acest grup de proprietăți include indicatori de rezistență, rigiditate (elasticitate), ductilitate, duritate și vâscozitate. Grupul principal de astfel de indicatori este format din caracteristici standard ale proprietăților mecanice, care sunt determinate în condiții de laborator pe eșantioane de dimensiuni standard. Indicatorii proprietăților mecanice obținuți în timpul unor astfel de încercări evaluează comportamentul materialelor sub sarcină externă fără a ține cont de proiectarea piesei și de condițiile de funcționare.
După metoda de aplicare a sarcinilor se disting încercările statice: tracțiune, compresiune, încovoiere, torsiune, forfecare sau forfecare. Cele mai frecvente sunt testele de tracțiune (GOST 1497-84), care fac posibilă determinarea mai multor indicatori importanți proprietăți mecanice.

Încercarea de tracțiune. La întinderea probelor standard cu o zonă de secțiune transversală Fo și lungimea de lucru (calculată) lo, se construiește o diagramă de tracțiune în coordonatele: sarcină - alungirea probei (Fig. 1). În diagramă se disting trei secțiuni: deformarea elastică înainte de încărcare Rupr.; deformare plastică uniformă de la Rupr.

la Pmax și deformarea plastică concentrată de la Pmax la Pk. Secțiunea dreaptă se menține până la sarcina corespunzătoare limitei de proporționalitate Rpc. Tangenta unghiului de înclinare a unei secțiuni drepte caracterizează modulul de elasticitate de primul tip E. Orez. 1.
Diagrama de tracțiune a metalului ductil (a) și diagrame
tensiuni condiționate ale metalelor ductile (b) și fragile (c).

Diagrama de stres adevărată (linia întreruptă) este dată pentru comparație.

Deformare plastică deasupra controlului P. apare sub sarcină crescândă, deoarece metalul este întărit în timpul deformării. Întărirea unui material în timpul deformării se numește călire la rece.Întărirea metalului crește până când proba se rupe, deși sarcina de tracțiune scade de la P max
la P k (Fig. 1, a). Acest lucru se explică prin apariția unui gât local de subțiere în probă, în care deformarea plastică este concentrată în principal. În ciuda scăderii sarcinii, efortul de tracțiune în gât crește până când proba eșuează. Când este întins, proba se alungește și secțiunea sa transversală scade continuu. Efortul adevărat este determinat prin împărțirea sarcinii care acționează la un anumit moment la aria pe care o are proba în acel moment (Fig. 1, b). În practica de zi cu zi, aceste tensiuni nu sunt determinate, dar sunt utilizate condițiile de solicitare, presupunând că secțiunea transversală F o

proba rămâne neschimbată. Tensiuni σ control, σ t, σ v - caracteristici standard de rezistență. Fiecare se obține prin împărțirea controlului P sarcină corespunzător. Rt și R max la aria secțiunii transversale inițiale F

O . Limită elastică control σ numită solicitarea la care deformarea plastică atinge valori de 0,005; 0,02 și 0,05%. Limitele elastice corespunzătoare sunt notate cu

σ 0,005, σ 0,02, σ 0,05. Limita de curgere condiționată este efortul care corespunde unei deformații plastice egală cu 0,2%; este desemnat . σ 0,2 Limita de curgere fizică determinată din diagrama tensiunii atunci când pe aceasta există un platou de curgere. Cu toate acestea, în timpul încercărilor de tracțiune, majoritatea aliajelor nu au un platou de curgere pe diagrame. Deformația plastică selectată de 0,2% caracterizează destul de precis trecerea de la deformațiile elastice la cele plastice.

Rezistența temporară caracterizează capacitatea maximă portantă a unui material, rezistența sa înainte de distrugere:

σ in = P max / F o

Plasticitatea este caracterizată prin alungirea relativă δ și contracția relativă ψ:

unde lk este lungimea finală a probei; lо și Fo sunt lungimea inițială și aria secțiunii transversale a probei; Fк – zona secțiunii transversale la locul ruperii.
Pentru materialele cu plasticitate scăzută, încercările de tracțiune (Fig. 1c) provoacă dificultăți semnificative. Astfel de materiale sunt de obicei supuse testelor de încovoiere.

Test de îndoire. În timpul unui test de încovoiere, în eșantion apar atât tensiuni de tracțiune, cât și tensiuni de compresiune. Fonta, oțelul pentru scule, oțelul după călirea suprafeței și ceramica sunt testate pentru îndoire. Caracteristicile determinate sunt rezistența la tracțiune și deformarea.

Rezistența la încovoiere se calculează folosind formula:

σ u = L/W,

unde M este cel mai mare moment încovoietor; W – momentul de rezistență al secțiunii, pentru o imagine a unei secțiuni transversale circulare

W = πd 3 / 32

(unde d este diametrul probei) și pentru probe secțiune dreptunghiulară W = bh 2 /6, unde b, h sunt lățimea și înălțimea probei).
Teste de duritate . Duritatea este înțeleasă ca fiind capacitatea unui material de a rezista la pătrunderea unui corp solid – un indentator – în suprafața sa. O bilă de oțel întărit sau un vârf de diamant sub formă de con sau piramidă este folosită ca indentor. Când sunt indentate, straturile de suprafață ale materialului suferă o deformare plastică semnificativă. După îndepărtarea încărcăturii, o amprentă rămâne pe suprafață. Particularitatea deformării plastice care apare este că în apropierea vârfului apare o stare complexă de efort, aproape de compresie neuniformă. Din acest motiv, nu numai plasticul, ci și materialele fragile suferă deformare plastică.
Astfel, duritatea caracterizează rezistența unui material la deformarea plastică. Aceeași rezistență se evaluează și prin rezistența temporară, atunci când se determină care deformare concentrată are loc în zona gâtului. Prin urmare, pentru o serie de materiale, valorile numerice ale durității și rezistenței la tracțiune sunt proporționale. În practică, patru metode de măsurare a durității sunt utilizate pe scară largă: duritatea Brinell, duritatea Vickers, duritatea Rockwell și microduritatea.
La determinarea durității Brinell (GOST 9012-59), o minge întărită cu un diametru de 10 este presată pe suprafața probei; 5 sau 2,5 mm sub sarcini de la 5000N la 30000N. După îndepărtarea sarcinii, pe suprafață se formează o amprentă sub forma unui orificiu sferic cu diametrul d.
La măsurarea durității Brinell, se folosesc tabele prealcătuite care indică numărul de duritate HB În funcție de diametrul de indentare și de sarcina selectată, cu cât diametrul de indentare este mai mic, cu atât duritatea este mai mare.
Metoda de măsurare Brinell este utilizată pentru oțelurile cu duritate < 450 HB, metale neferoase cu duritate < 200 NV. Pentru ei s-a stabilit o corelație între rezistența la tracțiune (în MPa) și numărul de duritate HB:
σ în » 3.4 НВ – pentru oțeluri carbon laminate la cald;
σ în » 4,5 НВ – pentru aliaje de cupru;
σ în » 3,5 HB – pentru aliaje de aluminiu.
Cu metoda standard de măsurare Vickers (GOST 2999-75), o piramidă de diamant tetraedrică cu un unghi de vârf de 139 ° este presată pe suprafața probei. Amprenta se obține sub forma unui pătrat, a cărui diagonală se măsoară după îndepărtarea sarcinii. Numărul de duritate HV este determinat folosind tabele speciale pe baza valorii diagonalei de indentare la sarcina selectată.

Metoda Vickers este utilizată în principal pentru materiale cu duritate ridicată, precum și pentru testarea durității pieselor de secțiuni mici sau a straturilor de suprafață subțiri. De regulă, se folosesc sarcini mici: 10,30,50,100,200,500 N. Cu cât secțiunea transversală a piesei sau a stratului studiat este mai subțire, cu atât sarcina este mai mică.
Numerele de duritate Vickers și Brinell pentru materialele cu o duritate de până la 450 HB sunt practic aceleași.
Măsurarea durității Rockwell (GOST 9013-59) este cea mai universală și cea mai puțin intensă forță de muncă. Numărul de duritate depinde de adâncimea de adâncime a vârfului, care este folosit ca un con de diamant cu un unghi de vârf de 120 0 sau o bilă de oțel cu un diametru de 1,588 mm. Pentru diferite combinații de sarcini și vârfuri, dispozitivul Rockwell are trei scale de măsurare: A.B.C. Duritatea Rockwell este indicată prin cifre care indică nivelul de duritate și literele HR care indică scala de duritate, de exemplu: 70HRA, 58HRC, 50HRB. Numerele de duritate Rockwell nu au relații exacte cu numerele de duritate Brinell și Vickers.
Scara A (vârf - con diamant, sarcină totală 600N). Această cântare este folosită pentru materiale deosebit de dure, pentru subțiri materiale din tabla sau straturi subtiri (0,6-1,0 mm). Limitele pentru măsurarea durității pe această scară sunt 70-85.
Scara B (vârf - bilă de oțel, sarcină totală 1000N). Această scară determină duritatea materialelor relativ moi (<400НВ). Пределы измерения твердости 25-100.

Scara C (vârf - con diamant, sarcină totală 1500N). Această cântare este utilizată pentru materiale dure (> 450HB), cum ar fi oțelurile călite. Limitele de măsurare a durității pe această scară sunt 20-67.

Determinarea microdurității (GOST 9450-76) se realizează prin presarea unei piramide de diamant pe suprafața unei probe sub sarcini mici (0,05-5N), urmată de măsurarea diagonalei indentării. Această metodă evaluează duritatea boabelor individuale, a componentelor structurale, a straturilor subțiri sau a părților subțiri.

Proprietăți mecanice determinate sub sarcini dinamice Când piesele mașinii funcționează, sunt posibile sarcini dinamice, sub care multe metale tind să sufere fracturi fragile. Riscul de distrugere este crescut de tăieturi - concentratoare de stres. Pentru a evalua susceptibilitatea metalului la rupere fragilă sub influența acestor factori, se efectuează teste dinamice de încovoiere la impact pe dispozitivele de impact cu pendul (Fig. 2). O probă standard este plasată pe doi spori și se aplică o lovitură în mijloc, ducând la distrugerea probei. Lucrarea se determină cu ajutorul cântarului pendular LA , cheltuită pentru distrugere și calculați caracteristica principală obținută în urma acestor teste - percuţie

viscozitate: KS = K /

S01, [MJ/m2], Unde S 0 1

, aria secțiunii transversale a probei la locul crestăturii. Orez. 2.
Schema unui piledriver pendul (a) și test de impact (b):

În conformitate cu GOST 9454-78, sunt testate trei tipuri de probe: în formă de U (raza crestăturii r=1 mm); În formă de V (r=0,25 mm) și în formă de T (fisura de oboseală creată la baza crestăturii. În consecință, rezistența la impact este notă cu: KCU, KCV, KCT. Rezistența la impact a tuturor caracteristicilor proprietăților mecanice este cea mai sensibilă la temperatură Prin urmare, testarea rezistenței la impact la temperaturi scăzute este utilizată pentru a determina pragul fragilitate la rece– temperatura sau intervalul de temperatură în care rezistența la impact scade. fragilitate la rece- abilitate material metalic pierde vâscozitatea, devin fragile când temperatura scade. Friabilitatea la rece se manifestă în fier, oțel, metale și aliaje care au o rețea cubică centrată pe corp (BCC) sau hexagonală compactă (HC). Este absent în metalele cu o rețea cubică centrată pe față (fcc).

Proprietăți mecanice determinate sub sarcini ciclice variabile

Multe piese ale mașinii (arbori, biele, roți dințate) suferă încărcări ciclice repetate în timpul funcționării. Procesele de acumulare treptată a deteriorării într-un material sub influența sarcinilor ciclice, care conduc la modificarea proprietăților acestuia, formarea de fisuri, dezvoltarea și distrugerea lor, sunt numite oboseală,și capacitatea de a rezista la oboseală - rezistenta(GOST 23207-78). Capacitatea materialelor de a lucra în condiții de încărcare ciclică este apreciată de rezultatele testelor de oboseală ale probelor (GOST 25.502-79). Acestea sunt efectuate pe mașini speciale care creează încărcări multiple în probe (tension - compresie, încovoiere, torsiune). Probele sunt testate secvenţial pentru diferite niveluri tensiuni, determinând numărul de cicluri înainte de defecțiune. Rezultatele testului sunt prezentate sub forma unei curbe de oboseală, care este reprezentată în coordonate: efort maxim de ciclu σ max / sau σ în ) – numărul de cicluri. Curbele de oboseală vă permit să determinați următoarele criterii de rezistență:

- rezistență ciclică, care caracterizează capacitatea portantă a materialului, adică. cea mai mare tensiune pe care o poate rezista anumit timp lucru.- durabilitate ciclică– numărul de cicluri (sau ore de funcționare) pe care le poate rezista un material înainte de formarea unei fisuri de oboseală de o anumită lungime sau înainte de cedarea prin oboseală la o solicitare dată.

Pe lângă determinarea criteriilor luate în considerare pentru anduranța la ciclu înalt, pentru unele cazuri speciale teste pentru oboseală cu ciclu scăzut. Ele sunt efectuate la tensiuni înalte (peste σ 0,2 ) și frecvența de încărcare scăzută (de obicei nu mai mult de 6 Hz). Aceste teste simulează condițiile de funcționare ale structurilor (cum ar fi aeronavele) care suferă sarcini ciclice rare, dar semnificative.

Proprietățile mecanice evaluează capacitatea unui material de a rezista la sarcini mecanice și caracterizează performanța produselor.

Mecanic se numesc proprietăți care sunt determinate în timpul încercărilor sub influența sarcinilor externe - rezultatul acestor încercări sunt caracteristici cantitative ale proprietăților mecanice. Proprietățile mecanice caracterizează comportamentul unui material sub influența tensiunilor (care duc la deformare și distrugere) care acționează atât în ​​timpul procesului de fabricație a produselor (turnare, sudare, tratare sub presiune etc.), cât și în timpul funcționării.

Caracteristicile standard ale proprietăților mecanice sunt determinate în condiții de laborator pe probe de dimensiuni standard prin crearea deformării plastice ireversibile sau distrugerea probelor. Încercările se efectuează sub sarcini externe: tensiune, compresiune, torsiune, impact; in conditii de sarcini alternante si de uzura. Valorile caracteristicilor obținute sunt de obicei date în cărți de referință.

Un exemplu ar fi următoarele caracteristici:

Rezistența la rupere, estimată prin rezistența la tracțiune sau rezistența la tracțiune, este sarcina specifică maximă (tensiunea) pe care o poate suporta un material înainte de rupere atunci când este întins;

Rezistența la deformare plastică, măsurată prin limita de curgere, este tensiunea la care începe deformarea plastică a unui material sub tensiune;

Rezistența la deformații elastice, estimată prin limita elastică, este tensiunea peste care materialul capătă deformații reziduale;

Capacitatea de a rezista la deformații plastice, evaluată prin alungirea relativă a probei în timpul tensiunii și îngustarea relativă a secțiunii sale transversale;

Capacitatea de a rezista la sarcini dinamice, evaluată prin rezistența la impact;

Duritatea, estimată prin rezistența unui material la pătrunderea unui indentor (probă de referință).

Proprietățile mecanice ale materialelor sunt determinate în condiții de încărcare statică și dinamică.

Elasticitatea caracterizează proprietățile elastice ale unui polimer, capacitatea unui material de a suferi modificări mari reversibile de formă sub sarcini mici datorită vibrației legăturilor și capacității macromoleculelor de a se îndoi.

Testele statice includ și teste pentru compresiune, torsiune, încovoiere și alte tipuri de încărcare.

Un dezavantaj comun al metodelor statice pentru determinarea proprietăților fizice și mecanice ale materialelor este necesitatea de a distruge proba, ceea ce exclude posibilitatea utilizării ulterioare a piesei în scopul propus, ca urmare a tăierii unei probe de testare din aceasta.

Determinarea durității. Aceasta este o metodă de testare nedistructivă a proprietăților mecanice ale unui material sub sarcină statică. Duritatea este evaluată în principal pentru metale, deoarece pentru majoritatea materialelor nemetalice duritatea nu este o proprietate care determină performanța acestora.

Duritatea este evaluată prin rezistența materialului la pătrunderea în el sub o sarcină statică a unui corp străin de formă geometrică obișnuită având o duritate de referință (Fig. 14).

Orez. 14 Determinarea durității materialelor: O- diagrama de incarcare; b- masurarea duritatii conform Brinell; V- Măsurarea durității Vickers

Apăsarea probei de referință în proba de testat se realizează cu instrumente speciale, dintre care instrumentele Brinnell, Rockwell și Vickers sunt cele mai des utilizate.

Metoda Brinell este cea mai comună - o bilă de oțel călit este presată în probă. Diametrul amprentei d otp se măsoară folosind o lupă cu o scară. Apoi, folosiți tabelele pentru a afla duritatea materialului. Testul Vickers folosește un tăietor de diamant, în timp ce testul Rockwell folosește un con de diamant.

Luminescență (fluorescență și fosforescență) - efecte de strălucire la absorbția energiei luminii incidente, impact mecanic, reactii chimice sau căldură.

Proprietățile optice ale substanțelor sunt de mare importanță practică. Refracția luminii este utilizată pentru realizarea lentilelor pentru instrumente optice, reflexia este folosită pentru izolarea termică: prin selectarea acoperirilor adecvate, este posibil să se influențeze proprietățile materialelor pentru a absorbi sau reflecta radiația termică, dar transmite lumina vizibilă. Geamul are o culoare caracteristică pentru aer condiționat.

Ochelarii cameleon cu auto-nuanțare, luminile fluorescente și ecranele pentru osciloscop sunt utilizate pe scară largă. Acoperirile metalice (aluminiu anodizat) sunt folosite în scopuri decorative (reflectivitatea materialului este importantă) și se folosesc oglinzi de precizie ale suprafețelor metalizate.

Proprietăți decorative materialele sunt determinate de acestea aspectși depind de modelul lor extern, design, textura, structură, metoda de tratare a suprafeței, prezența acoperirilor și reliefurilor.

Proprietăți biologice materialele sunt determinate:

Impactul lor asupra mediului, gradul de toxicitate asupra organismelor vii;

Adecvarea lor pentru existența și dezvoltarea oricăror organisme (ciuperci, insecte, mucegai etc.).

Proprietățile mecanice ale materialelor

un set de indicatori care caracterizează rezistența unui material la sarcina care acționează asupra acestuia, capacitatea sa de a se deforma în acest caz, precum și caracteristicile comportamentului său în timpul procesului de distrugere. În conformitate cu acest M. s. m. sunt măsurate prin tensiuni (de obicei în kgf/mm 2 sau Mn/m2), deformații (în %), lucrări specifice de deformare și distrugere (de obicei în kgf․m/cm2 sau Mj/m2), rata de dezvoltare a procesului de distrugere sub încărcare statică sau repetată (cel mai adesea în mm pentru 1 sec sau pentru 1000 de cicluri de repetare a sarcinii, mm/kciclu). Domnișoară. m sunt determinate în timpul încercărilor mecanice ale probelor de diferite forme.

În general, materialele din structuri pot fi supuse unor sarcini de natură foarte diferită ( orez. 1 ): se lucrează la întindere , compresiune, încovoiere, torsiune, forfecare etc. sau să fie supus acțiunii combinate a mai multor tipuri de sarcini, cum ar fi tensiunea și încovoierea. Condițiile de funcționare ale materialelor sunt, de asemenea, variate ca temperatură, mediu, viteza de aplicare a sarcinii și legea modificării acesteia în timp. În conformitate cu aceasta, există mulți indicatori ai M. s. m. şi multe metode încercări mecanice. Pentru metale și materiale plastice de inginerie, cele mai comune teste sunt la tracțiune, duritate și îndoire la impact; materialele structurale fragile (de exemplu, ceramică, metal-ceramică) sunt adesea testate pentru compresie și îndoire statică; Este important să se evalueze proprietățile mecanice ale materialelor compozite, în plus, în timpul încercărilor de forfecare.

Diagrama deformării. O sarcină aplicată unei probe cauzează deformarea acesteia (vezi Deformare). Relația dintre sarcină și deformare este descrisă de așa-numitul. diagrama deformarii ( orez. 2 ). Inițial, deformarea probei (cu tensiune - creștere în lungime Δ l) este proporțională cu sarcina în creștere R, apoi la punct n această proporționalitate este încălcată, totuși, pentru a crește deformarea, este necesară o creștere suplimentară a sarcinii R; la Δ l > Δ l c deformarea se dezvoltă fără aplicarea unei forțe externe, cu o sarcină în scădere treptat. Aspectul diagramei deformare nu se modifică dacă tensiunea este reprezentată de-a lungul axei ordonatelor

(F 0Şi l 0- respectiv, aria secțiunii transversale inițiale și lungimea estimată a eșantionului).

Rezistența materialelor este măsurată prin tensiuni care caracterizează sarcina pe unitatea de suprafață a secțiunii transversale a probei

V kgf/mm 2. Voltaj

la care se încalcă creșterea deformației proporțională cu sarcina, se numește limită de proporționalitate. Sub sarcină RР n descărcarea probei duce la dispariția deformației apărute în ea sub acțiunea forței aplicate; o astfel de deformare se numește elastică. Ușoară sarcină în exces în raport cu P n poate să nu modifice natura deformării - își va păstra în continuare natura elastică. Cea mai mare sarcină pe care o poate suporta o probă fără apariția unei deformări plastice reziduale în timpul descărcării determină limita elastică a materialului:

Proprietăți elastice.În regiunea elastică, tensiunea și deformarea sunt legate printr-un coeficient de proporționalitate. La întinderea σ = Eδ, unde E- așa-zis modulul de elasticitate normală, numeric egal cu tangentei unghiului de înclinare a secțiunii drepte a curbei σ = σ(δ) la axa de deformare ( orez. 2 ). La testarea tensiunii unui eșantion cilindric sau plat, o stare de efort uniaxială (σ 1 > 0; (σ 2 = σ 3 = 0) corespunde unei stări deformate triaxiale (o creștere a lungimii în direcția de acțiune a forțelor aplicate și o scădere dimensiuni liniareîn alte două direcții reciproc perpendiculare): δ 1 >0; δ 2 = δ 3

în intervalul de elasticitate pentru materialele structurale de bază fluctuează în limite destul de înguste (0,27-0,3 pentru oțeluri, 0,3-0,33 pentru aliaje de aluminiu). Raportul lui Poisson este una dintre principalele caracteristici de calcul. Cunoscând μ și E, este posibil să se determine modulul de forfecare prin calcul

Rezistență la deformare plastică. Sub sarcini R > R în Odată cu deformarea elastică din ce în ce mai mare, apare o deformare plastică ireversibilă vizibilă, care nu dispare în timpul descărcarii. Tensiunea la care deformația relativă reziduală (alungirea la tracțiune) atinge o valoare dată (conform GOST - 0,2%) se numește limită de curgere condiționată și este desemnată

Practic exacte metode moderne testarea este astfel încât σ p și σ e sunt determinate cu toleranțe specificate, respectiv, pentru abaterea de la legea proporționalității [o creștere a ctg(90 - α) cu 25-50%] și pentru valoarea deformației reziduale (0,003-). 0,05%) și vorbesc de limite condiționate de proporționalitate și elasticitate. Curba de tracțiune a metalelor structurale poate avea un maxim (punctul la orez. 2 ) sau se întrerupe când se atinge sarcina maximă R în’ . Atitudine

caracterizează rezistența temporară (rezistența la tracțiune) a materialului. Dacă există un maxim pe curba de tracțiune în zona sarcinilor situate pe curba din stânga V, proba este deformată uniform pe toată lungimea calculată l 0, scăzând treptat în diametru, dar păstrând forma inițială cilindrică sau prismatică. În timpul deformării plastice, metalele sunt întărite, prin urmare, în ciuda reducerii secțiunii transversale a probei, deformarea ulterioară necesită aplicarea unei sarcini din ce în ce mai mari. σ in, ca și convenționalele σ 0,2, σ n și σ e, caracterizează rezistența metalelor la deformarea plastică. În secțiunea diagramei de deformare din dreapta, forma probei de tracțiune se modifică: începe o perioadă de deformare concentrată, exprimată în aspectul unui „gât”. O scădere a secțiunii transversale a gâtului „depășește” întărirea metalelor, ceea ce provoacă o scădere a sarcinii externe în zonă P în - P k.

Pentru multe materiale structurale, rezistența la deformarea plastică în regiunea elastic-plastică în timpul tensiunii și compresiei este aproape aceeași. Unele metale și aliaje (de exemplu, aliaje de magneziu, oțeluri de înaltă rezistență) se caracterizează prin diferențe vizibile în această caracteristică sub tensiune și compresie. Rezistența la deformarea plastică este deosebit de comună (la monitorizarea calității produsului, modurile standard tratament termic iar în alte cazuri) se evaluează pe baza rezultatelor testelor de duritate prin apăsarea unui vârf dur în formă de minge (duritate Brinell sau Rockwell), con (duritate Rockwell) sau piramidă (duritate Vickers). Testele de duritate nu necesită încălcarea integrității piesei și, prin urmare, sunt mijlocul cel mai răspândit de monitorizare a proprietăților mecanice. Duritatea Brinell (HB) la indentarea unei bile cu un diametru D sub sarcină R caracterizează tensiunea medie de compresiune, calculată convențional pe unitate de suprafață a unei amprente sferice cu un diametru d:

Caracteristici de plasticitate. Plasticitatea la tracțiune a materialelor structurale este evaluată prin alungire

(Unde h 0Şi h k- înălțimea inițială și finală a probei), în timpul torsii - unghiul maxim de răsucire al părții de lucru a probei Θ, bucuros sau deplasarea relativă γ = Θ r(Unde r- raza probei). Ordonata finală a diagramei de deformare (punctul k pe orez. 2 ) caracterizează rezistenţa la distrugere a metalului S k, care este determinat

(Fk- zona reală la locul ruperii).

Caracteristicile distrugerii. Distrugerea nu are loc instantaneu (la punctul k), dar se dezvoltă în timp, iar începutul distrugerii poate corespunde unui punct intermediar al amplasamentului VK, iar întregul proces se termină când sarcina scade treptat la zero. Poziția punctului k pe diagrama de deformare este determinată în mare măsură de rigiditatea mașinii de testare și de inerția sistemului de măsurare. Aceasta face amploarea S kîn mare măsură condiționată.

Multe metale structurale (oțeluri, inclusiv aliaje crom-nichel de înaltă rezistență, rezistente la căldură, aliaje moi de aluminiu etc.) eșuează la tensiune după o deformare plastică semnificativă cu formarea unui gât. Adesea (de exemplu, în aliajele de aluminiu de înaltă rezistență) suprafața de rupere este situată la un unghi de aproximativ 45° față de direcția forței de tracțiune. În anumite condiții (de exemplu, atunci când se testează oțeluri fragile la rece în azot lichid sau hidrogen, atunci când sunt expuse la solicitări de tracțiune și la un mediu corosiv pentru metale predispuse la coroziune prin efort), fractura are loc de-a lungul secțiunilor perpendiculare pe forța de tracțiune (ruptură directă), fără deformare macroplastică.

Rezistența materialelor realizate în elemente structurale depinde nu numai de proprietățile mecanice ale metalului în sine, ci și de forma și dimensiunea piesei (așa-numitele efecte de formă și scară), de energia elastică acumulată în structura încărcată, natura sarcinii care acționează (static, dinamic, cu variație periodică de mărime), scheme de aplicare a forțelor exterioare (întindere uniaxiale, biaxiale, cu încovoiere suprapusă etc.), temperatura de funcționare, mediu. Dependența rezistenței și ductilității metalelor de formă este caracterizată de așa-numita. sensibilitatea la crestătură, de obicei evaluată prin raportul dintre rezistențele la tracțiune ale probelor crestate și netede

(pentru mostre cilindrice, tăierea se face de obicei sub formă de adâncitură circulară, pentru benzi - sub formă de orificiu central sau decupaje laterale). Pentru multe materiale structurale, acest raport sub sarcină statică este mai mare decât unitatea, ceea ce este asociat cu o deformare plastică locală semnificativă la vârful crestăturii. Cu cât tăietura este mai ascuțită, cu atât deformația plastică locală este mai mică și proporția de fractură directă în secțiunea cedată este mai mare. O fractură dreaptă bine dezvoltată poate fi obținută la temperatura camerei în majoritatea materialelor structurale în condiții de laborator, dacă specimenele cu o secțiune transversală masivă sunt supuse la întindere sau îndoire (cu cât este mai gros mai mult material plastic), oferind acestor mostre o fantă specială îngustă cu o fisură creată artificial ( orez. 3 ). Când o probă largă și plată este întinsă, deformarea plastică este dificilă și este limitată la o zonă mică de dimensiunea 2 r y(pe orez. 3 , b umbrit), imediat adiacent vârfului fisurii. Ruptura directă este de obicei caracteristică defecțiunilor operaționale ale elementelor structurale.

Indicatori precum factorul critic de intensitate a tensiunii pentru deformarea plană, propuși de omul de știință american J.R. Irwin ca constante pentru condițiile de fractură fragilă, au devenit larg răspândiți. K 1Cși duritatea la fractură

În acest caz, procesul de distrugere este luat în considerare în timp și indicatori K 1C(G 1C) se referă la momentul critic în care dezvoltare durabilă fisuri; o fisură devine instabilă și se propagă spontan atunci când energia necesară pentru a-și crește lungimea este mai mică decât energia de deformare elastică care ajunge la vârful fisurii din zonele învecinate ale metalului solicitate elastic.

La atribuirea grosimii probei t si fisuri dimensiuni 2 l tr pe baza următoarei cerinţe

Factorul de intensitate a stresului Când piesele mașinii funcționează, sunt posibile sarcini dinamice, sub care multe metale tind să sufere fracturi fragile. Riscul de distrugere este crescut de tăieturi - concentratoare de stres. Pentru a evalua susceptibilitatea metalului la rupere fragilă sub influența acestor factori, se efectuează teste dinamice de încovoiere la impact pe dispozitivele de impact cu pendul (Fig. 2). O probă standard este plasată pe doi spori și se aplică o lovitură în mijloc, ducând la distrugerea probei. Lucrarea se determină cu ajutorul cântarului pendular ia în considerare nu numai valoarea încărcăturii, ci și lungimea fisurii în mișcare:

(λ ține cont de geometria fisurii și a probei), exprimată în kgf/mm 3/2 sau Mn/m 3/2. De K 1C sau G 1C se poate aprecia susceptibilitatea materialelor structurale la rupere fragilă în condiții de funcționare.

Pentru a evalua calitatea metalului, testele de impact la îndoire pe probe prismatice cu o crestătură pe o parte sunt foarte frecvente. În acest caz, rezistența la impact este evaluată (vezi Rezistența la impact) (în kgf․m/cm2 sau Mj/m2) - munca de deformare și distrugere a probei, atribuită în mod convențional secțiunii transversale la locul crestăturii. Testele de îndoire la impact asupra probelor cu o fisură de oboseală creată artificial la baza crestăturii au devenit larg răspândite. Lucrarea de distrugere a unor astfel de mostre si acela este în general în acord satisfăcător cu astfel de caracteristici de distrugere precum K 1C, și chiar mai bine cu atitudine

Dependența de timp a puterii. Pe măsură ce durata sarcinii crește, rezistența la deformare plastică și rezistența la rupere scade. La temperatura camerei în metale, acest lucru devine deosebit de vizibil atunci când este expus la un mediu coroziv (coroziune la stres) sau alt mediu activ (efect Rehbinder). La temperaturi ridicate, se observă fenomenul de fluaj (vezi fluaj), adică o creștere a deformației plastice în timp la efort constant ( orez. 4 , A). Rezistența la fluaj a metalelor este evaluată prin limita condiționată de fluaj - cel mai adesea solicitarea la care deformarea plastică depășește 100 h ajunge la 0,2% și este desemnat σ 0,2/100. Cu cât temperatura este mai mare t, cu atât fenomenul de fluaj este mai pronunțat și cu atât rezistența la distrugere a metalului scade în timp ( orez. 4 , b). Ultima proprietate este caracterizată de așa-numita. limita rezistenței pe termen lung, adică stresul, care la o temperatură dată provoacă distrugerea materialului într-un timp dat (de exemplu, σ t 100, σ t 1000 etc.). U materiale polimerice Dependența de temperatură-timp a rezistenței și deformației este mai pronunțată decât cea a metalelor. Când materialele plastice sunt încălzite, se observă o deformare foarte elastică, reversibilă; pornind de la o anumită temperatură mai mare se dezvoltă deformații ireversibile asociate cu trecerea materialului la o stare de curgere vâscoasă. O altă proprietate mecanică importantă a materialelor este asociată cu fluaj - tendința de relaxare a tensiunii, adică la o scădere treptată a tensiunii în condițiile în care deformarea generală (elastică și plastică) menține o valoare specificată constantă (de exemplu, în șuruburi strânse). Relaxarea tensiunilor este cauzată de o creștere a proporției componentei plastice a deformației totale și de o scădere a părții sale elastice.

Dacă o sarcină este aplicată pe metal, schimbându-se periodic conform unei legi (de exemplu, sinusoidală), atunci cu o creștere a numărului de cicluri N sarcina ii scade puterea ( orez. 4 , c) - metalul „obosește”. Pentru oțelul structural, o astfel de scădere a rezistenței se observă până la N= (2-5) ․10 6 cicluri. În conformitate cu aceasta, se vorbește despre limita de oboseală a oțelului structural, adică de obicei amplitudinea tensiunii

sub care oțelul nu cade sub sarcini variabile repetate. La |σ min | = |σ max | limita de oboseală se notează cu simbolul σ -1. Curbele de oboseală ale aliajelor de aluminiu, titan și magneziu, de obicei, nu au o secțiune orizontală, astfel încât rezistența la oboseală a acestor aliaje este caracterizată prin așa-numita. limitat (corespunzător unui dat N) limitele oboselii. Rezistența la oboseală depinde și de frecvența aplicării sarcinii. Rezistența materialelor în condiții de frecvență scăzută și niveluri ridicate de încărcare repetată (oboseală lentă sau cu ciclu scăzut) nu este în mod clar legată de limitele de oboseală. Spre deosebire de o sarcină statică, la sarcini variabile repetate apare întotdeauna sensibilitatea la o crestătură, adică limita de oboseală în prezența unei crestături este mai mică decât limita de oboseală a unei probe netede. Pentru comoditate, sensibilitatea la crestătură în timpul oboselii este exprimată prin raport

caracterizează asimetria ciclului). În procesul de oboseală se poate distinge o perioadă premergătoare formării unei surse de cedare la oboseală, iar care urmează, uneori destul de lungă, perioada de dezvoltare a unei fisuri de oboseală. Cu cât fisura se dezvoltă mai lent, cu atât materialul din structură funcționează mai fiabil. Viteza de propagare a fisurilor de oboseală dl/dN este asociat cu factorul de intensitate a tensiunii printr-o funcție de putere:

Lit.: Davidenkov N.N., Testarea dinamică a metalelor, ed. a II-a, L. - M., 1936; Ratner S.I., Defectarea sub sarcini repetate, M., 1959; Serensen S.V., Kogaev V.P., Shneiderovich R.M., Capacitatea portantă și calculele rezistenței pieselor de mașină, ed. a II-a, M., 1963; Întrebări aplicate de duritate la fractură, trad. din engleză, M., 1968; Fridman Ya B., Mechanical properties of metals, a 3-a ed., M., 1974; Metode de testare, control și cercetare a materialelor de inginerie, ed. A. T. Tumanova, vol. 2, M., 1974.

S. I. Kishkina.

Orez. 3. O probă cu o fisură de oboseală creată special în partea superioară a crestăturii pentru a determina K1C. Încercări de tracțiune excentrice (a) și axiale (b).

Mare Enciclopedia sovietică. - M.: Enciclopedia Sovietică. 1969-1978 .

Vedeți ce sunt „Proprietățile mecanice ale materialelor” în alte dicționare:

Proprietățile mecanice ale materialelor, cum ar fi rezistența, rezistența la rupere, duritatea etc., sunt în multe cazuri decisive pentru a decide utilizarea materialului. Metode de testare a proprietăților mecanice Trebuie reținut următoarele... Wikipedia

Reacția materialului la forțele mecanice aplicate. încărcături. De bază caracteristici mecanice proprietățile sunt stresul și deformarea. Caracteristicile de efort ale forțelor, care sunt atribuite unei secțiuni unitare a unui eșantion de material sau produs, structuri din... ... Enciclopedie fizică

Materiale precum rezistența, rezistența la rupere, duritatea etc. sunt în multe cazuri decisive pentru a decide utilizarea materialului. Metode de testare a proprietăților mecanice Trebuie remarcate următoarele metode principale... ... Wikipedia

Proprietăți mecanice- - reflectă capacitatea unui material de a rezista forței, termice, contracției sau altor solicitări interne fără a perturba structura stabilită. Proprietățile mecanice includ proprietăți deformative: rezistență, duritate, abraziune,... ...

Proprietățile mecanice ale rocii- – proprietăți care caracterizează apariția, distribuția și modificarea solicitărilor și deformațiilor mecanice în rocă sub influența sarcinilor mecanice. [GOST R 50544 93] Titlu termen: Proprietăți ale titlurilor Enciclopediei rock... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție

Proprietățile materialelor- Termeni de rubrică: Proprietățile materialelor Agregarea materialelor Activarea materialelor Activitatea unei substanțe Analiza materialului... Enciclopedie de termeni, definiții și explicații ale materialelor de construcție