Материал: Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Физические основы материаловедения» для студентов направления 16.03.01 «Техническая физика». Жиляков Д.Г., Горожанкина О.В

7)прочитать число твердости по соответствующей шкале индикатора;

8)оформить результаты измерения твердости в виде

табл. 2.

Испытание на растяжение. Испытания проводятся на разрывной испытательной машине. Для испытания на растяжение применяют цилиндрические или плоские образцы. На рабочей части образцов не должно быть следов механической обработки, забоин и других дефектов; образцы должны быть без кривизны и закалочных трещин. Перед испытанием измеряют поперечное сечение образцов. Точность измерения – до 0,01 мм. Измеряют не менее, чем в трех местах по длине рабочей части образца (в середине и по краям). Затем проводят испытание на растяжение.

Полученные данные заносят в табл. 3, по ним вычисляют площадь поперечного сечения образца F0.

Относительное удлинение δ и относительное сужение Ψ рассчитываются по формуле:

Индекс k означает конечные, после испытаний, значения соответствующих величин.

Основой для расчетов силовых параметров при испытаниях на растяжение является первичная (машинная) кривая в координатах «усилие-удлинение» (рис.5). По вертикальной оси

19

отложены величины нагрузок P, H, а по горизонтальной оси - величины абсолютных удлинений образца l, мм.

Рис. 5. Диаграмма растяжения мягкой стали

Вначале, до точки Рпц идет прямая линия. Это значит, что удлинения пропорциональны нагрузкам, прилагаемым к образцу. Нагрузка, соответствующая точке Рпц называется нагрузкой предела пропорциональности. До предела пропорциональности в металле возникают только упругие деформации. Если нагрузку удалить, то образец возвратится в первоначальное состояние и никаких остающихся удлинений в образце обнаружено не будет.

При дальнейшем повышении нагрузки прямолинейность нарушается и прямая переходит в кривую, то есть происходит нарушение пропорциональности между напряжением и удлинением, и в образце начинают возникать остаточные удлинения.

При повышении нагрузки выше Рпц кривая может переходить в горизонтальную или почти горизонтальную линию, что указывает на то, что в этот момент удлинение образца увеличивается без возрастания нагрузки. Материал как бы течет, поэтому нагрузка, соответствующая горизонтальному участку на кривой, называется нагрузкой Рт, соответствующей пределу текучести (физическому).

Если при растяжении образца не образуется горизонтальной площадки, то за нагрузку предела текучести принимают ту

20

нагрузку, которая вызывает остаточное удлинение, равное 0,2% расчетной длины образца, и обозначают через Р0,2 нагрузку, соответствующую пределу текучести условному.

После предела текучести нагрузка начинает увеличиваться до максимума в точке Pmax. Наибольшая нагрузка Pmax соответствует пределу прочности (временному сопротивлению).

Дальше в образце начинает образовываться шейка (местное уменьшение сечения образца), нагрузка в связи с этим понижается; наконец, при нагрузке, соответствующей точке Pk, происходит разрыв образца.

Определение нагрузки предела текучести. Для определения нагрузки Р0,2 условного предела текучести надо провести прямую ОА (рис. 6), совпадающую с прямолинейным участком кривой растяжения. Через точку О провести ось ординат ОР. От точки О вправо надо отложить участок ОВ, величина которого равна величине заданного остаточного удлинения, то есть 0,2 % от начальной расчетной длины образца (l0), увеличенного до масштаба диаграммы растяжения (например, в 100 раз, если диаграмма получена с масштабом 100:1). Из точки В надо провести прямую ВС, параллельную прямой ОА. Точка D пересечения прямой ВС с кривой растяжения определит высоту ординаты, то есть нагрузку Р0,2, соответствующую условному пределу текучести.

Рис. 6. Определение по диаграмме растяжения нагрузки предела текучести

21

Предел текучести (условный) σ0,2, Па, определяют по формуле:

Определение предела прочности. Определение предела прочности при растяжении, σb, Па, определяют по формуле:

Определение истинного разрушающего напряжения. Расчет истинного разрушающего напряжения проводят по формуле:

Все полученные значения механических параметров заносят в табл. 3. Расчетные значения заносят в табл. 4

Таблица 3

Задание

1.Изучите схему испытания и величину твердости по Ро-

квеллу.

2.Изучите устройство прибора типа Роквелла, а также выбор нагрузки и индентора.

22

3.Подготовьте образцы и проведите испытания на твер-

дость.

4.Изучите методику определения по диаграмме растяжения нагрузки предела текучести, предела прочности и истинного разрушающего напряжения.

5.Проведите испытание на растяжение образца стали.

6.Определите относительное удлинение и относительное сужение образца, рассчитайте нагрузку предела текучести, предел прочности и истинное разрушающее напряжение.

7.По результатам испытаний заполните таблицы и напишите отчет по работе.

Контрольные вопросы

1.В чем заключается принцип измерения твердости?

2.Как измеряется твердость по методу Роквелла?

3.Методика измерения твердости и выбор индентора и нагрузки по шкалам А, В, С.

4.Как проводятся испытания на растяжение?

5.Как определить нагрузку предела текучести?

6.Как определить предел прочности и истинное разрушающее напряжение?

7.Как определить относительное сужение и относительное удлинение образца?

Лабораторная работа №4

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучить возможности влияния различных режимов тер-

мической обработки на структуру и свойства металлов.

23