Испытание металлов и сплавов на растяжение

В реальных машинах и механизмах различные детали могут испытывать действие нагрузок (сил), отличающихся по размеру, направлению, скорости нарастания. Следовательно, механические свойства характеризуют состояние металлов и сплавов под действием приложенных нагрузок.

В зависимости от характера приложенных нагрузок различают испытания статические – нагрузка возрастает плавно и медленно (испытания на растяжение, сжатие, изгиб, твердость); динамические – нагрузка возрастает ударно, с большой скоростью (испытания на ударную вязкость); при повторно-переменных (циклических) нагрузках (испытания на усталость).

Испытания на растяжение (ГОСТ 1497 – 74) проводят при температуре 20°С путем растяжения стандартного образца на испытательной машине до его разрушения. При таком статическом испытании определяются характеристики механических свойств: предел пропорциональности, предел упругости, предел текучести, предел прочности, истинное сопротивление разрыву, относительное удлинение и сужение после разрыва.

Диаграмма растяжения показывает состояние образца при испытании вплоть до его разрушения. По диаграмме узнают о физических процессах, происходящих в материале. В процессе нагружения образца напряжения возрастают соответственно его удлинению.

Предел пропорциональности  – напряжение, до которого сохраняется пропорциональная зависимость между нагрузкой  и удлинением (деформацией) образца. Выше точки, соответствующей пределу пропорциональности, деформация растет быстрее, чем напряжение. Предел пропорциональности находят по формуле: , где  – начальная, площадь поперечного сечения в рабочей части образца.

Предел упругости  (условный)  – напряжение, после снятия которого остаточное удлинение составляет 0,05% начальной длины образца; характеризует способность материала изменять свою форму под действием внешней нагрузки и восстанавливать ее после снятия нагрузки. Предел упругости вычисляют по формуле : .

Предел текучести  (физический) – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения растягивающей нагрузки. При этом образуется площадка текучести, т. е. образец деформируется при относительно постоянном напряжении. Предел текучести используют как один из показателей прочности. Предел текучести можно определить по диаграмме растяжения или по формуле: .

Предел прочности  – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке  предшествующей разрушению образца: . Предел прочности характеризует прочность материала, т. е. его способность сопротивляться действию внешних нагрузок без разрушения. Чем прочнее материал, тем при прочих равных условиях меньше площадь поперечного сечения детали, изготовленной из него. Это позволяет снизить расход материала и себестоимость изделия.

Истинное сопротивление разрыву  – напряжение в момент разрушения образца. Определяется как отношение нагрузки в момент разрыва  к площади поперечного сечения  в месте разрыва – образования шейки . Для хрупких материалов , для вязких .