Определение статистических и механических свойств на растяжение металлов и сплавов

Комитет по науке и высшей школе
Санкт-Петербургское государственное бюджетное образовательное
учреждение среднего профессионального образования
«Невский машиностроительный техникум»
Лабораторная работа 4ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НА РАСТЯЖЕНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ
МВ.ЛР-04._______ ._______.
группа № в группе
1 Цель работы.
Приобрести практические навыки по определению статических механических свойств металлов и сплавов.
2 Вариант работы - __ .3 Материальное обеспечение.
3.1 Разрывная машина.
3.2 Стандартные разрывные образцы.
3.3 Штангенциркуль.
3.4 Булат Е.П. Материаловедение и технология конструкционных материалов/ ВИ(ИТ). СПб., 2015, 65 с.
4 Задачи и порядок работы.
4.1 Изучить устройство, работу и технические характеристики разрывной машины.
4.2 Замерить основные размеры разрывного образца до испытания, занести размеры образца в таблицу отчёта и сделать эскиз образца.
4.3 Установить образец в специальное приспособление, проверить работу записывающего устройства, включить разрывную машину и провести испытание.
4.4 Снять записанную диаграмму растяжения стали, отметить характерные точки, соответствующие пределу упругости, пределу текучести или условному пределу текучести, временному сопротивлению и замерить в них усилия и деформацию (удлинение образца).
4.5 Выполнить необходимые расчёты прочностных и пластических характеристик. Зарисовать диаграмму растяжения стали и эскиз образца после испытания.
4.6 Сделать выводы и отчёт по работе.
5 Теоретические предпосылки.
Выбор материалов для изготовления деталей машин определяется характером действующих нагрузок, рабочей средой и механическими свойствами материалов. Механические свойства материалов определяются путём испытания стандартных образцов на разрывных машинах. Испытание на растяжение применяют для конструкционных сталей, инструментальных отожжённых сталей и цветных металлов. При этом определяют характеристики прочности (предел упругости σу, предел пластичности σт, условный предел текучести σ0,2, временное сопротивление σв) и пластичности (относительное удлинение δ и относительное сужение ψ).
Для испытания на растяжение из исследуемой детали изготавливают образцы цилиндрические или плоские. Форма и размеры образцов стандартизированы по ГОСТ 1497. Цилиндрические образцы как показано на рисунке 1 имеют диаметр d0 и начальную расчётную длину lо = 10d0 для длинных образцов и lо =5d0 для коротких. Полученная в результате испытаний диаграмма растяжения показывает зависимость между силой, действующей на образец, и деформацией образца. Типичная диаграмма растяжения, записанная на диаграммном аппарате, приведена на рисунке 1. До точки А идёт прямая зависимость, характеризующая только упругие деформации в металле. Нагрузка, соответствующая точке А, называется нагрузкой предела пропорциональности. При дальнейшем увеличении нагрузки пропорциональность между усилием и деформацией нарушается, но ещё имеют место упругие деформации. Наибольшее усилие, при котором ещё имеют место только упругие деформации, соответствует пределу упругости. При дальнейшем увеличении нагрузки в образце возникают остаточные пластические деформации. Участок B-C указывает на то, что удлинение образца происходит без возрастания нагрузки. Нагрузка, соответствующая этому участку, называется нагрузкой предела текучести. Если при испытании горизонтальный участок не образуется, за нагрузку предела текучести принимают нагрузку, которая вызывает остаточное удлинение, равное 0,2% расчётной длины образца, и соответствует условному пределу текучести. Наибольшая нагрузка в точке D соответствует временному сопротивлению. Далее в образце начинает образовываться шейка (местное уменьшение сечения образца), нагрузки в связи с этим понижаются и, наконец, при нагрузке, соответствующей точке E, происходит разрыв образца.


Рисунок 1. Диаграмма зависимости деформации (удлинения) при статическом нагружении стандартного образца:
1 - образец до испытания; 2 - образец после испытания
Предел упругости, предел текучести и временное сопротивление определяются по формулам:
σу= Fу/ A0, MПа; σт= Fт/A0, MПа; σ0,2= F0,2/A0, MПа; σв=Fв/A0, MПа,
где А0 - первоначальная площадь поперечного сечения рабочей части образца, м2.
Нагрузки (усилия) Fу , Fт , F0,2 , Fв можно определить по ординатам точек на кривой растяжения в масштабе диаграммы или по шкале силоизмерительного устройства разрывной машины.
Характеристики пластичности: относительное удлинение δ и относительное сужение ψ определяются по формулам:
δ =lк - l0 / l0 ˟100% ; ψ = А0- Ак/А0ˣ 100%,
где lк и l0 - длины рабочей части образца соответственно после испытания и до испытания, м;
А0 и Ак – площади рабочей части образца соответственно до испытания и в месте разрыва, м2 .Результаты испытаний привести в отчёте в виде таблицы 1.
Таблица 1 Результаты испытаний разрывных образцов на растяжение
Наименование Образец № Образец №
до
испытания после
испытания до
испытания после
испытания
Материал Длина образца, м Диаметр образца, м Площадь поперечного сечения образца, м2 Усилие Fу , H - - Усилие Fт, H - - Усилие Fв, H - - Пределу упругости σу,
МПа - - Предел текучести σт или условный предел текучести σ0,2, МПа - - Временное сопротивление σв, МПа - - Относительное удлинение δ, % - - Относительное сужение
ψ ,% - -