Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали




 

Механические характеристики материалов, т.е. величины, характеризующие их прочность, пластичность, упругость и твердость, а также упругие постоянные Е и , необходимые конструктору для выбора материалов и расчетов проектируемых деталей, определяют механическими испытаниями стандартных образцов из исследуемого материала.

Рассмотрим диаграмму, полученную в процессе наиболее распространенного и важного механического испытания, а именно при статическом нагружении. Испытания на растяжение низкоуглеродистой стали (например стали Ст. З, рис. 2.2).

 

 

 

Рис. 2.2.

 

   

В процессе этого испытания специальное устройство испытательной машины автоматически вычерчивает диаграмму, выражающую зависимость между растягивающей силой и абсолютным удлинением, в координатах (F, ). Для изучения механических свойств материала независимо от размеров образца применяется диаграмма в координатах «напряжение – относительное удлинение» Эти диаграммы отличаются друг от друга лишь масштабами.

Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали, представлена на рис. 2.3, она имеет следующие характерные точки:

Точка А соответствует пределу пропорциональности.

Пределом пропорциональности называется то наибольшее напряжение, до которого деформации растут пропорционально нагрузке, т. е. справедлив закон Гука (для стали Ст. З 200 МПа).

Точка А практически соответствует и другому пределу, который называется пределом упругости.

Пределом упругости называется то наибольшее напряжение, до которого деформации практически остаются упругими.

Точка С соответствует пределу текучести.

Пределом текучести называется такое напряжение, при котором в образце появляется заметное удлинение без увеличения нагрузки (для стали Ст.3 ).

Предел текучести является основной механической характеристикой при оценке прочности пластичных материалов.

Точка В соответствует временному сопротивлению или пределу прочности.

Временным сопротивлением называется условное напряжение, равное отношению максимальной силы, которую выдерживает образец, к первоначальной площади его поперечного сечения (для стали Ст.З ).

При достижении временного сопротивления на растягиваемом образце образуется местное сужение – шейка, т. е. начинается разрушение образца.

В определении временного сопротивления говорится об условном напряжении, так как в сечениях шейки напряжения будут больше.

Предел прочности является основной механической характеристикой при оценке прочности хрупких материалов.

Точка М соответствует напряжению, возникающему в наименьшем поперечном сечении шейки в момент разрыва. Это напряжение можно назвать напряжением разрыва.

С помощью диаграммы растяжения в координатах определяем модуль упругости первого рода:

 

,

 

где - масштаб напряжений; - масштаб относительных удлинений; – угол, который составляет с осью абсцисс прямую линию диаграммы до предела пропорциональности.

Для большинства углеродистых сталей предел пропорциональности можно приблизительно считать равным половине временного сопротивления.

F
B
K
T
C
A
M
 
 

 

 


Рис. 2.3.


 

Деформация образца за пределом упругости состоит из упругой и остаточной, причем упругая часть деформации подчиняется закону Гука и за пределом пропорциональности (рис. 2.3). Если нагрузку снять, то образец укоротится в соответствии с прямой TK диаграммы; при повторном нагружении того же образца его деформация будет соответствовать диаграмме KTBM. Таким образом, при повторном растяжении образца, ранее нагруженного выше предела упругости, механические свойства материала меняются, а именно: повышается прочность (предел упругости и пропорциональности) и уменьшается пластичность. Это явление называется наклёпом.

Степень пластичности материала может быть охарактеризована (в процентах) остаточным относительным удлинением и остаточным относительным сужением шейки образца после разрыва:

 

 

где - первоначальная длина образца; - длина образца после разрыва; - первоначальная площадь поперечного сечения образца; - площадь наименьшего поперечного сечения шейки образца после разрыва.

Чем больше и тем пластичнее материал. Материалы, обладающие очень малой пластичностью, называют хрупкими. Диаграмма растяжения хрупких материалов не имеет площадки текучести, у них при разрушении не образуется шейка.

Диаграмма сжатия стали, до предела текучести совпадает с диаграммой растяжения, причем результаты испытаний сталей на растяжение и сжатие равноценны.

Результаты испытаний на растяжение и сжатие чугуна значительно отличаются друг от друга; предел прочности при растяжении в 3,5 раз ниже, чем при сжатии. Иными словами, чугун значительно хуже работает на растяжение, чем на сжатие.

Отметим, что ярко выраженную площадку текучести имеют, только диаграммы растяжения низкоуглеродистой стали и некоторых сплавов цветных металлов.

Для пластичных материалов, диаграммы растяжения, которых не имеют ярко выраженной площадки текучести (средне и высокоуглеродистые, легированные стали) или совсем ее не имеют (медь, дюралюминий), вводится понятие условного предела текучести - напряжения, при котором относительное остаточное удлинение образца равно 0,2 %.

Следует отметить, что деление материалов на пластичные и хрупкие условно, так как в зависимости от характера действующей нагрузки хрупкий материал может получить пластические свойства, и наоборот, пластичный материал приобретает свойства хрупкого. Так, например, деталь из пластичного материала при низкой температуре или при ударной нагрузке разрушается без образования шейки, как хрупкая.

 

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1127. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.017 сек.) русская версия | украинская версия