تست های مکانیکی نمونه ها برای استحکام خواص مکانیکی فلزات و روش های آزمایش آنها

§ 4. خواص مکانیکی

توانایی یک فلز برای مقاومت در برابر نیروهای خارجی با خواص مکانیکی مشخص می شود. بنابراین، هنگام انتخاب یک ماده برای ساخت قطعات ماشین، قبل از هر چیز لازم است که خواص مکانیکی آن را در نظر بگیرید: استحکام، کشش، شکل پذیری، مقاومت ضربه، سختی و استقامت. این خواص با نتایج آزمایش های مکانیکی تعیین می شود که در آن فلزات در معرض نیروهای خارجی (بارها) قرار می گیرند. نیروهای خارجی می توانند ایستا، پویا یا چرخه ای (به طور مکرر متغیر) باشند. بار باعث ایجاد تنش و تغییر شکل در یک جامد می شود.
ولتاژ- مقدار بار در واحد سطح مقطع نمونه آزمایشی. تغییر شکل- تغییر شکل و اندازه جسم جامد تحت تأثیر نیروهای خارجی اعمال شده. تغییر شکل های کششی (فشاری)، خمشی، پیچشی و برشی وجود دارد (شکل 8). در واقع، یک ماده می‌تواند همزمان یک یا چند نوع تغییر شکل را تجربه کند.

برنج. 8. انواع تغییر شکل ها:
الف - فشار، ب - کشش، ج - پیچش، د - برش، e - خمش

برنج. 9. نمودار کششی:
a - نمودار شرطی در مختصات P-∆l، b - نمودار تنش شرطی و نمودار تنش واقعی

برای تعیین استحکام، کشش و شکل‌پذیری، فلزات به شکل نمونه‌های گرد یا مسطح برای کشش استاتیکی آزمایش می‌شوند (GOST 1497-73). آزمایش ها بر روی دستگاه های تست کشش انجام می شود. در نتیجه آزمایش ها، نمودار کششی به دست می آید (شکل 9). محور آبسیسا این نمودار مقادیر تغییر شکل را نشان می دهد و محور اردینات بارهای وارد شده به نمونه را نشان می دهد.
استحکام - قدرت- توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر تخریب تحت بار توسط استحکام کششی و استحکام تسلیم آن ارزیابی می شود. یک شاخص مهم برای استحکام یک ماده نیز مقاومت ویژه است - نسبت استحکام کششی ماده به چگالی آن. استحکام نهایی σ در (مقاومت موقت) تنش شرطی در Pa (N/m2) است که مربوط به بیشترین بار قبل از تخریب نمونه است: σ در = P max /F 0، که در آن P max بزرگترین بار است. N; F 0 - سطح مقطع اولیه قسمت کار نمونه، m 2. استحکام کششی واقعی Sk تنشی است که توسط نسبت بار Pk در لحظه گسیختگی به سطح حداقل سطح مقطع نمونه پس از گسیختگی Fk تعیین می شود (Sk = Pk / Fk).
استحکام تسلیم (فیزیکی) σ t کمترین تنش (بر حسب مگاپاسکال) است که در آن نمونه بدون افزایش محسوس بار تغییر شکل می‌دهد: σ t = P t / F 0، که در آن Pt باری است که در آن فلات تسلیم مشاهده می‌شود. ، ن.
اساساً فقط فولاد کم کربن و برنج دارای فلات عملکرد هستند. سایر آلیاژها فلات تسلیم ندارند. برای چنین موادی، استحکام تسلیم (شرطی) تعیین می شود که در آن ازدیاد طول دائمی به 0.2٪ طول طراحی نمونه می رسد: σ 0.2 = P 0.2 / F 0.
قابلیت ارتجاعی- توانایی ماده برای بازیابی شکل و ابعاد اولیه خود پس از حذف واحد بار P توسط حد تناسب σ pc و واحد حد الاستیک σ ارزیابی می شود.
حد تناسبσ pts - تنش (MPa)، که بالاتر از آن تناسب بین تنش اعمال شده و تغییر شکل نمونه σ pts = P pts / F 0 نقض می شود.
حد الاستیک(شرطی) σ 0.05 تنش مشروط در MPa مربوط به بار است که در آن تغییر شکل باقیمانده ابتدا به 0.05٪ طول طراحی نمونه l0 می رسد: σ 0.05 = P 0.05 / F 0، که در آن P 0، 05 - حد الاستیک بار، N.
پلاستیکبه عنوان مثال، توانایی یک ماده برای به دست آوردن شکل و اندازه جدید تحت تأثیر نیروهای خارجی بدون فروپاشی، با کشیدگی نسبی و باریک شدن نسبی مشخص می شود.
پسوند نسبی(بعد از پارگی) δ نسبت افزایش (l به -l 0) طول تخمینی نمونه پس از پارگی به طول تخمینی اولیه آن l 0 است که به صورت درصد بیان می شود: δ=[(l تا -l 0) /l 0 ]100%.
باریک شدن نسبی(بعد از پارگی) φ نسبت اختلاف بین سطح اولیه و حداقل (F 0 -F به) مقطع نمونه پس از گسیختگی به سطح اولیه F 0 سطح مقطع است که به صورت درصد بیان می شود. : φ=[(F 0 -F به)/F 0 ]100%.
هر چه مقدار کشش و انقباض نسبی برای یک ماده بیشتر باشد، انعطاف پذیری آن بیشتر است. برای مواد شکننده این مقادیر نزدیک به صفر است. شکنندگی یک ماده ساختاری یک ویژگی منفی است.
قدرت ضربه، یعنی توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر بارهای دینامیکی، به عنوان نسبت کار W (در MJ) صرف شده برای شکستن یک نمونه به سطح مقطع آن F (در متر مربع) در محل برش تعریف می شود. /ف.
برای آزمایش (GOST 9454-78)، نمونه های استاندارد ویژه به شکل بلوک های مربعی با شکاف ساخته می شوند. نمونه بر روی درایورهای شمع آونگ آزمایش می شود. آونگ سقوط آزاد راننده شمع به نمونه از سمت مخالف به شکاف برخورد می کند. همزمان کار ضبط می شود.
تعیین مقاومت ضربه ای به ویژه برای برخی از فلزات که در دماهای زیر صفر عمل می کنند و تمایل به شکنندگی سرد از خود نشان می دهند بسیار مهم است. هرچه آستانه شکنندگی سرد کمتر باشد، یعنی دمایی که در آن شکست انعطاف پذیر یک ماده به شکننده تبدیل می شود، و هر چه ذخیره ویسکوزیته ماده بیشتر باشد، مقاومت ضربه ای ماده بیشتر می شود. شکنندگی سرد - کاهش قدرت ضربه در دماهای پایین.
ویسکوزیته چرخه ای- این توانایی مواد برای جذب انرژی تحت بارهای متغییر مکرر است. مواد با چقرمگی چرخه‌ای بالا به سرعت ارتعاشات را که اغلب علت خرابی زودرس هستند، کاهش می‌دهند. به عنوان مثال، چدن که ویسکوزیته چرخه ای بالایی دارد، در برخی موارد (برای قاب ها و سایر قسمت های بدنه) ماده ارزشمندتری نسبت به فولاد کربنی است.
سختیبه توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر نفوذ جسم دیگر جامدتر به داخل آن می گویند. ابزارهای برش فلز باید سختی بالایی داشته باشند: برش، مته، برش و همچنین قطعات سخت شده روی سطح. سختی فلز با روش های برینل، راکول و ویکرز تعیین می شود (شکل 10).
روش برینل(GOST 9012-59) بر اساس این واقعیت است که یک توپ فولادی سخت شده تحت بار ثابت به یک سطح فلزی صاف فشار داده می شود. قطر توپ و مقدار بار بسته به سختی و ضخامت فلز مورد آزمایش تعیین می شود. سختی برینل با استفاده از سختی سنج TSh (تستر سختی توپ) تعیین می شود. آزمایش به شرح زیر انجام می شود. روی سطح نمونه ای که سختی آن باید اندازه گیری شود، ناحیه ای به اندازه 3-5 سانتی متر مربع با سوهان یا چرخ ساینده تمیز می شود. نمونه روی میز ابزار قرار می گیرد و بالا می آید تا با یک توپ فولادی که در دوک ابزار نصب شده است تماس پیدا کند. وزن پایین آمده و توپ را به نمونه آزمایش فشار می دهد. اثری بر روی سطح فلز تشکیل می شود. هرچه اندازه بزرگتر باشد، فلز نرم تر است.
اندازه گیری سختی NV به عنوان نسبت بار به سطح اثر با قطر d و عمق t در نظر گرفته می شود که با فشار دادن یک توپ با قطر D توسط نیروی P تشکیل می شود (شکل 1 را ببینید). 10، الف).

برنج. 10. تعیین سختی فلز با روش های برینل (a)، راکول (ب) و ویکرز (ج)

مقدار عددی سختی به شرح زیر تعیین می شود: قطر چاپ را با استفاده از ذره بین نوری (با تقسیم) اندازه گیری کنید و با استفاده از مقدار بدست آمده، عدد سختی مربوطه را در جدول پیوست شده به GOST بیابید.
مزیت روش برینل، سادگی آزمایش و دقت نتایج به دست آمده است. روش برینل برای اندازه گیری سختی مواد با HB> 450 توصیه نمی شود، به عنوان مثال، فولاد سخت شده، زیرا در طول اندازه گیری، توپ تغییر شکل می دهد و قرائت ها مخدوش می شوند.
برای آزمایش مواد جامد استفاده می شود روش راکول(GOST 9013-59). یک مخروط الماس با زاویه راس 120 درجه یا یک توپ فولادی سخت شده با قطر 1.59 میلی متر در نمونه فشرده می شود. سختی راکول با واحدهای دلخواه اندازه گیری می شود. مقدار معمولی واحد سختی مربوط به حرکت محوری نوک 0.002 میلی متر است. آزمایش بر روی دستگاه TK انجام می شود. مقدار سختی با عمق فرورفتگی h تعیین می شود و با استفاده از صفحه نشانگر نصب شده روی دستگاه شمارش می شود. در همه موارد، پیش بار P0 100 نیوتن است.
هنگام آزمایش فلزات با سختی بالا، از مخروط الماس استفاده می شود و بار کل P = P 0 + P 1 = 1500 نیوتن. سختی در مقیاس "C" اندازه گیری می شود و HRC تعیین می شود.
اگر آزمایش یک توپ فولادی و بار کلی 1000 نیوتن داشته باشد، سختی در مقیاس "B" اندازه گیری می شود و HRB تعیین می شود.
هنگام آزمایش محصولات بسیار سخت یا نازک، از مخروط الماس و بار کلی 600 نیوتن استفاده کنید. سختی در مقیاس "A" اندازه گیری می شود و HRA نامیده می شود. نمونه ای از تعیین سختی راکول: HRC 50 - سختی 50 در مقیاس "C".
هنگام تعیین سختی با روش ویکرز (GOST 2999-75)، یک هرم الماس چهار وجهی با زاویه راس 136 درجه به عنوان نوک فشرده در مواد استفاده می شود. در طول آزمایش، از بارهای 50 تا 1000 نیوتن استفاده می شود (مقادیر بار کوچکتر برای تعیین سختی محصولات نازک و لایه های سطحی سخت و سخت فلزی استفاده می شود). مقدار عددی سختی به صورت زیر تعیین می شود: طول هر دو مورب چاپ را پس از برداشتن بار و با استفاده از میکروسکوپ اندازه گیری کنید و با استفاده از مقدار میانگین حسابی حاصل از طول مورب، عدد سختی مربوطه را در جدول بیابید. نمونه ای از تعیین سختی ویکرز HV 500 است.
برای ارزیابی سختی فلزات در حجم های کوچک، به عنوان مثال، روی دانه های فلز یا اجزای ساختاری آن، از روشی برای تعیین استفاده می شود. میکروسختی. نوک دستگاه هرم چهاروجهی الماسی است (با زاویه راس 136 درجه، مانند هرم در آزمایش ویکرز). بار روی دندانه کوچک و 0.05-5 نیوتن است و اندازه تورفتگی 5-30 میکرون است. این آزمایش بر روی یک میکروسکوپ نوری PMT-3 مجهز به مکانیزم بارگذاری انجام می شود. ریزسختی با اندازه قطر تورفتگی ارزیابی می شود.
خستگی فرآیند تجمع تدریجی آسیب به یک ماده تحت تأثیر تنش های متناوب مکرر است که منجر به ایجاد ترک و تخریب می شود. خستگی فلز به دلیل تمرکز تنش در حجم های جداگانه آن ایجاد می شود که در آن آخال های غیر فلزی، حباب های گاز، عیوب موضعی مختلف و غیره وجود دارد. شکستگی خستگی معمولی پس از تخریب نمونه در نتیجه بارگذاری مکرر ایجاد می شود. (شکل 11) و از دو قسمت متفاوت از نظر ظاهری تشکیل شده است. یک قسمت از شکستگی 1 با سطح صاف (فرسوده) به دلیل اصطکاک سطوح در ناحیه ترک های ناشی از اعمال بارهای متغییر مکرر ایجاد می شود، قسمت دیگر با شکستگی دانه ای در لحظه ایجاد می شود. تخریب نمونه تست های خستگی بر روی ماشین های مخصوص انجام می شود. متداول‌ترین ماشین‌ها برای خمش متناوب مکرر یک نمونه دوار، ثابت در یک یا هر دو انتها، و همچنین ماشین‌هایی برای آزمایش فشار کششی و پیچش متناوب مکرر هستند. در نتیجه آزمایش ها، حد استقامت تعیین می شود که مقاومت در برابر خستگی را مشخص می کند.

خواص مکانیکی مقاومت یک فلز در برابر تغییر شکل و تخریب تحت تأثیر نیروهای مکانیکی (بار) را مشخص می کند.

خواص مکانیکی اصلی عبارتند از:

استحکام - قدرت
- پلاستیسیته
- قدرت ضربه
- سختی

استحکام - قدرت- این توانایی یک فلز است که تحت تأثیر نیروهای مکانیکی (بار) فرو نریزد.

پلاستیکتوانایی یک فلز برای تغییر شکل (تغییر شکل) تحت تأثیر نیروهای مکانیکی (بار) بدون تخریب است.

توانایی فلز را برای مقاومت در برابر نیروهای مکانیکی ضربه (دینامیک) (بارهای ضربه ای) تعیین می کند.

سختیتوانایی یک فلز برای مقاومت در برابر نفوذ سایر مواد سخت تر به داخل آن است.

انواع و شرایط آزمایش مکانیکی فلزات

برای تعیین خواص مکانیکی، انواع آزمایشات زیر انجام می شود:

تست کشش؛
- آزمایشات خمشی استاتیک؛
- آزمایش خمش ضربه ای؛
- اندازه گیری سختی

شرایط آزمایش نمونه ها عبارتند از: دما، نوع و ماهیت اعمال بار بر روی نمونه ها.

دمای تست:

نرمال (+20 درجه سانتیگراد)؛
- کم (زیر +20 درجه سانتیگراد، درجه حرارت 0...-60 درجه سانتیگراد)؛
- بالا (بالاتر از +20 درجه سانتیگراد، دما +100 ... + 1200 درجه سانتیگراد).

نوع بارها:

کشش
فشرده سازی
خم شدن
پیچ خوردگی
تکه

ویژگی کاربرد بار:

بار به آرامی و هموار افزایش می یابد یا ثابت می ماند - تست های استاتیک.
- بار در سرعت های بالا اعمال می شود. بار شوک - آزمایشات دینامیکی؛
- بار متغیر مکرر چندگانه؛ تغییرات بار در بزرگی یا در بزرگی و جهت (کشش و فشرده سازی) - تست های استقامت.

نمونه های تست مکانیکی

آزمایش های مکانیکی بر روی نمونه های استاندارد انجام می شود. شکل و ابعاد نمونه ها بسته به نوع آزمایش تعیین می شود.

برای آزمایش کشش مکانیکی از نمونه های استاندارد استوانه ای (مقطع دایره ای) و تخت (مقطع مستطیلی) استفاده می شود. برای نمونه های استوانه ای، نمونه هایی با قطر dо=10mm، کوتاه lо=5×do=50mm و طول lо=10×do=100mm به عنوان نمونه های اصلی گرفته می شود.

نمونه های تخت دارای ضخامتی برابر با ضخامت ورق هستند و عرض آن 10، 15، 20 یا 30 میلی متر است.

نمونه تخت بدون سر برای دستگیره های کششی

نمونه تخت با سر

خواص مکانیکی توسط آزمایش های استاتیکی تعیین می شود

استاتیکآزمایشاتی هستند که در آنها بار اعمال شده به نمونه به آرامی و هموار افزایش می یابد.

در آزمایش های کششی استاتیکی، مشخصات مکانیکی پایه فلز زیر مشخص می شود:

قدرت تسلیم (σ t);
- استحکام کششی یا مقاومت موقت (σ در)؛
- ازدیاد طول نسبی (δ)؛
- باریک شدن نسبی (ψ).

تنشی است که در آن نمونه بدون افزایش محسوس بار کششی تغییر شکل می دهد.

تنش در حداکثر بار قبل از شکست نمونه است.

نسبت افزایش طول نمونه پس از تخریب به طول اولیه آن قبل از آزمایش است.

نسبت کاهش سطح مقطع نمونه پس از تخریب به سطح اولیه آن قبل از آزمایش است.

در آزمایش کشش استاتیک، آهن و سایر فلزات پلاستیکی زمانی که نمونه تحت یک بار ثابت Pm کشیده می‌شود، دارای فلات تسلیم هستند.

در حداکثر بار Pmax، یک باریک شدن مقطع، به اصطلاح "گردن" در یک ناحیه از نمونه ظاهر می شود. تخریب نمونه از گردن شروع می شود. از آنجایی که سطح مقطع نمونه کاهش می یابد، تخریب نمونه در بار کمتر از حداکثر رخ می دهد. در طول آزمایش، دستگاه ها نمودار کششی را ترسیم می کنند که از آن بارها تعیین می شود. پس از آزمایش، نمونه های تخریب شده در کنار هم قرار می گیرند و طول و قطر نهایی گردن اندازه گیری می شود. از این داده ها، استحکام و شکل پذیری محاسبه می شود.

تست ضربه مکانیکی

تست های دینامیکی آنهایی هستند که در آنها میزان تغییر شکل به طور قابل توجهی بیشتر از تست های استاتیکی است.

آزمایش‌های خمشی ضربه‌ای دینامیکی تمایل یک فلز به شکستگی شکننده را نشان می‌دهد. این روش بر اساس تخریب یک نمونه با یک بریدگی (تغلیظ کننده تنش) با یک ضربه راننده شمع آونگ است.

استاندارد نمونه هایی را با سه نوع بریدگی ارائه می دهد:

نمونه U شکل با شعاع R = 1 میلی متر (روش KCU).

نمونه V شکل با شعاع R = 0.25 میلی متر (روش KCV).

نمونه I - شکل با ترک خستگی (روش KST).

قدرت ضربه به عنوان کار ضربه مربوط به سطح مقطع اولیه نمونه در محل متمرکز کننده درک می شود.

پس از آزمایش، کار ضربه ای مورد نیاز برای از بین بردن نمونه با استفاده از مقیاس راننده شمع آونگ تعیین می شود. سطح مقطع نمونه قبل از شکست تعیین می شود.

تعیین سختی فلزات

سختی خاصیت فلز برای مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک در لایه سطحی هنگام فرورفتگی یک توپ، مخروط یا هرم است. اندازه گیری سختی ساده و سریع انجام می شود و بدون تخریب محصول انجام می شود. سه روش برای تعیین سختی به طور گسترده استفاده می شود:

سختی برینل (واحد سختی HB تعیین شده است).
- سختی راکول (واحد سختی HR تعیین شده است).
- سختی ویکرز (واحد سختی HV تعیین شده است).

تعیین سختی برینل شامل فشار دادن یک توپ فولادی با قطر D = 10 میلی متر به داخل نمونه (محصول) تحت تأثیر بار و اندازه گیری قطر فرورفتگی d پس از برداشتن بار است.

سختی برینل با اعداد و حروف HB مشخص می شود، به عنوان مثال، 180 HB. هرچه قطر چاپ کمتر باشد، سختی آن بیشتر می شود. هر چه سختی بیشتر باشد، استحکام فلز بیشتر و شکل پذیری آن کمتر می شود. هرچه فلز نرمتر باشد، بار دستگاه کمتر می شود. بنابراین، هنگام تعیین سختی فولاد و چدن، بار 3000 نیوتن، برای نیکل، مس و آلومینیوم - 1000 نیوتن، برای سرب و قلع - 250 نیوتن در نظر گرفته می شود.

تعیین سختی راکول شامل فشار دادن یک نوک با یک مخروط الماس (مقیاس A و C) یا یک توپ فولادی با قطر 1.6 میلی متر (مقیاس B) در نمونه آزمایشی (محصول) تحت عمل اعمال مقدماتی متوالی (Po) است. و بارهای اصلی (P) و در اندازه گیری عمق نفوذ نوک (h). سختی راکول با اعداد و حروف HR نشان دهنده مقیاس نشان داده می شود. به عنوان مثال، 60 HRC (سختی 60 در مقیاس C).

تعیین سختی ویکرز شامل فشار دادن یک نوک الماس به شکل یک هرم چهار وجهی معمولی به داخل نمونه (محصول) تحت تأثیر بار و اندازه‌گیری مورب فرورفتگی d پس از برداشتن بار است. این روش برای تعیین سختی قطعات نازک و لایه های سطحی نازک با سختی بالا استفاده می شود. سختی ویکرز با اعداد و حروف HV مشخص می شود، به عنوان مثال، 200 HV.

تست خمش استاتیک

آزمایش‌های تکنولوژیکی برای خمش استاتیک برای تعیین توانایی یک فلز در پذیرش خمش داده‌شده در شکل و اندازه استفاده می‌شود. آزمایش های مشابهی روی اتصالات جوش داده شده انجام می شود.

تست خمش بر روی نمونه های ساخته شده از ورق و فلز شکل (میله، مربع، زاویه، کانال و غیره) انجام می شود. برای ورق فلز، عرض نمونه (b) برابر با دو برابر ضخامت (2 تن)، اما کمتر از 10 میلی متر در نظر گرفته می شود. شعاع سنبه در مشخصات فنی مشخص شده است.

سه نوع خمش وجود دارد:

خم شدن به یک زاویه خاص؛
- دور سنبه خم شوید تا دو طرف موازی شوند.
- از نزدیک خم شوید تا دو طرف به هم برسند (صاف شوند).

عدم وجود ترک، پارگی، لایه لایه شدن یا شکستگی در نمونه نشانه گذراندن نمونه از آزمون است.

روش های تعیین خواص مکانیکی فلزات به دو دسته تقسیم می شوند:
- ایستا، هنگامی که بار به آرامی و هموار افزایش می یابد (آزمایش کشش، فشار، خمش، پیچش، سختی).
- دینامیک، زمانی که بار با سرعت بالا رشد می کند (تست خمش ضربه).
- چرخه ای، زمانی که بار به طور مکرر در اندازه و جهت تغییر می کند (تست خستگی).

تست کشش

هنگام آزمایش استحکام کششی، استحکام کششی (σ in)، استحکام تسلیم (σ t)، ازدیاد طول نسبی (δ) و انقباض نسبی (ψ) تعیین می شود. آزمایش ها بر روی ماشین های تست کشش با استفاده از نمونه های استاندارد با سطح مقطع Fo و طول کار (محاسبه شده) lo انجام می شود. در نتیجه آزمایش ها، نمودار کششی به دست می آید (شکل 1). محور abscissa مقدار تغییر شکل را نشان می دهد و محور ordinate مقدار بار وارد شده به نمونه را نشان می دهد.
استحکام نهایی (σ in) حداکثر باری است که ماده می تواند بدون تخریب تحمل کند، مربوط به سطح مقطع اولیه نمونه (Pmax/Fo).

برنج. 1. نمودار کشش

لازم به ذکر است که هنگام کشش، نمونه کشیده می شود و سطح مقطع آن به طور مداوم کاهش می یابد. تنش واقعی با تقسیم بار وارد شده در یک لحظه معین بر ناحیه ای که نمونه در آن لحظه دارد تعیین می شود. در تمرین روزمره، تنش های واقعی تعیین نمی شوند، اما تنش های شرطی با این فرض که سطح مقطع Fo نمونه بدون تغییر باقی می ماند، استفاده می شود.

استحکام تسلیم (σt) باری است که در آن تغییر شکل پلاستیک رخ می دهد، مربوط به سطح مقطع اولیه نمونه (Рт/Fo). با این حال، در طول آزمایش های کششی، اکثر آلیاژها فلات تسلیم در نمودارها ندارند. بنابراین، قدرت تسلیم شرطی (σ 0.2) تعیین می شود - تنشی که تغییر شکل پلاستیک 0.2٪ با آن مطابقت دارد. مقدار انتخاب شده 0.2٪ کاملاً دقیق انتقال از تغییر شکل های الاستیک به پلاستیک را مشخص می کند.

ویژگی‌های ماده همچنین شامل حد الاستیک (σpr) است که به معنای تنشی است که در آن تغییر شکل پلاستیک به مقدار معینی می‌رسد. به طور معمول، مقادیر کرنش باقی مانده 0.005 استفاده می شود. 0.02; 0.05٪. بنابراین، σ 0.05 = Ppr / Fo (Ppr باری است که در آن ازدیاد طول باقیمانده 0.05٪ است.

حد تناسب σ pc = Ppc / Fo (Ppc حداکثر بار است که تحت عمل آن قانون هوک هنوز رعایت می شود).

انعطاف پذیری با کشیدگی نسبی (δ) و انقباض نسبی (ψ) مشخص می شود:

δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%

که در آن lk طول نهایی نمونه است. lo و Fo طول اولیه و سطح مقطع نمونه هستند. Fk سطح مقطع در محل پارگی است.

برای مواد با انعطاف پذیری کم، آزمایش کشش دشوار است، زیرا اعوجاج جزئی در طول نصب نمونه، خطای قابل توجهی را در تعیین بار شکستگی ایجاد می کند. چنین موادی معمولاً تحت آزمایش خمش قرار می گیرند.

تست سختی

آئین نامه:

GOST 8.062-85 "سیستم دولتی برای اطمینان از یکنواختی اندازه گیری ها. استاندارد ویژه دولتی و طرح تأیید دولتی برای ابزارهای اندازه گیری سختی در مقیاس برینل"

دریافت 33-85 «استاندارد ویژه واحدهای سختی در مقیاس برینل»

سختی توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر نفوذ یک جسم دیگر، سخت تر، یک فرورفتگی است. سختی مواد با روش های برینل، راکول، ویکرز و شور تعیین می شود (شکل 2).

آ	ب	V

برنج. 2. طرح هایی برای تعیین سختی بر اساس برینل (الف)، راکول (ب) و ویکرز (ج)

سختی برینل یک فلز با حروف HB و یک عدد نشان داده می شود. برای تبدیل عدد سختی به سیستم SI از ضریب K = 9.8 106 استفاده کنید که در آن مقدار سختی برینل ضرب می شود: HB = HB K, Pa.

روش سختی برینل برای فولادهای با سختی بیش از HB 450 و فلزات غیرآهنی با سختی بیش از 200 HB توصیه نمی شود.

برای مواد مختلف، ارتباطی بین استحکام نهایی (بر حسب MPa) و عدد سختی HB برقرار شده است: σ در ≈ 3.4 HB - برای فولادهای کربنی نورد گرم. σ در ≈ 4.5 HB - برای آلیاژهای مس، σ در ≈ 3.5 HB - برای آلیاژهای آلومینیوم.

تعیین سختی به روش راکول با فشار دادن مخروط الماس یا توپ فولادی به فلز انجام می شود. دستگاه راکول دارای سه مقیاس A، B، C است. مخروط الماس برای آزمایش مواد سخت (مقیاس A و C) و توپ برای آزمایش مواد نرم (مقیاس B) استفاده می شود. بسته به مقیاس، سختی با حروف HRB، HRC، HRA مشخص می شود و در واحدهای ویژه بیان می شود.

هنگام اندازه گیری سختی با استفاده از روش ویکرز، یک هرم الماس چهار وجهی به سطح فلز فشرده می شود (در حال آسیاب یا پرداخت). از این روش برای تعیین سختی قطعات نازک و لایه های سطحی نازک که سختی بالایی دارند (مثلاً بعد از نیتریدینگ) استفاده می شود. سختی ویکرز HV تعیین می شود. تبدیل عدد سختی HV به سیستم SI مشابه با تبدیل عدد سختی HB انجام می شود.

هنگام اندازه گیری سختی با استفاده از روش Shore، یک توپ با یک فرورفتگی بر روی نمونه، عمود بر سطح آن می افتد و سختی با ارتفاع برگشت توپ تعیین می شود و HS تعیین می شود.

روش کوزنتسوف-هربرت-رهبیندر - سختی با زمان میرایی نوسانات یک آونگ تعیین می شود که تکیه گاه آن فلز مورد مطالعه است.

تست ضربه

استحکام ضربه توانایی یک ماده برای مقاومت در برابر بارهای دینامیکی و تمایل ناشی از آن به شکست شکننده را مشخص می کند. برای آزمایش ضربه، نمونه‌های ویژه‌ای با بریدگی ساخته می‌شوند که سپس روی یک درایور ضربه‌ای آونگ از بین می‌روند (شکل 3). با استفاده از مقیاس راننده شمع آونگ، کار K صرف شده برای تخریب تعیین می شود و مشخصه اصلی به دست آمده در نتیجه این آزمایش ها محاسبه می شود - قدرت ضربه. با نسبت کار تخریب نمونه به سطح مقطع آن تعیین می شود و بر حسب MJ/m2 اندازه گیری می شود.

برای تعیین قدرت ضربه، از حروف KS استفاده کنید و یک سوم اضافه کنید، که نشان دهنده نوع برش روی نمونه است: U، V، T. علامت KCU به معنای قدرت ضربه یک نمونه با بریدگی U مانند، KCV - با یک بریدگی V مانند، و KCT - با یک ترک، ایجاد شده در پایه برش. کار تخریب یک نمونه در طول آزمایش ضربه شامل دو جزء است: کار شروع ترک (Az) و کار انتشار ترک (Ar).

تعیین مقاومت ضربه ای به ویژه برای فلزاتی که در دماهای پایین کار می کنند و تمایل به شکنندگی سرد نشان می دهند، یعنی کاهش استحکام ضربه با کاهش دمای عملیاتی، مهم است.

برنج. 3. طرح یک راننده شمع آونگ و نمونه ضربه

هنگام انجام آزمایش‌های ضربه بر روی نمونه‌های بریدگی در دماهای پایین، آستانه شکنندگی سرد تعیین می‌شود که مشخصه اثر کاهش دما بر تمایل مواد به شکستگی شکننده است. در حین گذار از شکست شکل پذیر به شکست شکننده، کاهش شدید مقاومت ضربه ای در محدوده دما مشاهده می شود که به آن آستانه دمایی شکنندگی سرد می گویند. در این حالت، ساختار شکستگی از مات فیبری (شکستگی انعطاف پذیر) به براق کریستالی (شکستگی شکننده) تغییر می کند. آستانه شکنندگی سرد با یک محدوده دمایی (tb. – txr.) یا یک دمای t50 تعیین می شود که در آن 50٪ از جزء فیبری در شکست نمونه مشاهده می شود یا مقدار مقاومت ضربه به نصف کاهش می یابد.

مناسب بودن یک ماده برای کار در یک دمای معین با حاشیه ویسکوزیته دمایی که با تفاوت بین دمای عملیاتی و دمای انتقال شکنندگی سرد تعیین می‌شود، تعیین می‌شود و هر چه بزرگتر باشد، مواد قابل اطمینان‌تر است.

تست خستگی

خستگی فرآیند تجمع تدریجی آسیب به یک ماده تحت تأثیر تنش های متناوب مکرر است که منجر به ایجاد ترک و تخریب می شود. خستگی فلز به دلیل تمرکز تنش در حجم های جداگانه آن (در مکان های تجمع آخال های غیر فلزی و گاز، نقص های ساختاری) ایجاد می شود. توانایی یک فلز برای مقاومت در برابر خستگی را استقامت می گویند.

آزمایشات خستگی بر روی ماشین‌هایی برای خمش متناوب مکرر یک نمونه دوار، ثابت در یک یا هر دو انتها، یا بر روی ماشین‌هایی برای آزمایش فشار-کشش، یا برای پیچش متناوب مکرر انجام می‌شود. در نتیجه آزمایش ها، حد استقامت تعیین می شود که مقاومت ماده در برابر خستگی را مشخص می کند.

حد خستگی حداکثر تنشی است که تحت آن شکست خستگی پس از تعداد پایه‌ای از چرخه‌های بارگذاری رخ نمی‌دهد.

حد استقامت با σ R نشان داده می شود، جایی که R ضریب عدم تقارن چرخه است.

برای تعیین حد استقامت، حداقل ده نمونه آزمایش می شود. هر نمونه فقط در یک تنش تا شکست یا در تعداد پایه چرخه آزمایش می شود. تعداد پایه چرخه ها باید حداقل 107 بار (برای فولاد) و 108 بار (برای فلزات غیر آهنی) باشد.

یکی از مشخصه های مهم استحکام سازه قابلیت بقای تحت بارگذاری چرخه ای است که به عنوان مدت زمان کارکرد یک قطعه از لحظه شروع اولین ترک خستگی ماکروسکوپی به اندازه 0.5...1 میلی متر تا تخریب نهایی درک می شود. بقا از اهمیت ویژه ای برای قابلیت اطمینان عملیاتی محصولات برخوردار است که عملکرد بدون مشکل آن از طریق تشخیص زودهنگام و جلوگیری از توسعه بیشتر ترک های خستگی حفظ می شود.

آزمایش کشش یک فلز شامل کشش یک نمونه با ترسیم وابستگی ازدیاد طول نمونه (Δl) به بار اعمال شده (P) و به دنبال آن بازسازی این نمودار به نمودار تنش های شرطی (σ - ε) است.

آزمایش های کشش طبق همان GOST انجام می شود و نمونه هایی که آزمایش ها بر روی آنها انجام می شود مشخص می شود.

همانطور که در بالا ذکر شد، در طول آزمایش، نمودار کشش فلز ساخته شده است. چندین زمینه مشخص دارد:

1. بخش OA بخشی از تناسب بین بار P و ازدیاد طول Δl است. این منطقه ای است که قانون هوک در آن حفظ شده است. این تناسب توسط رابرت هوک در سال 1670 کشف شد و بعدها به قانون هوک معروف شد.
2. بخش OB بخشی از تغییر شکل الاستیک است. یعنی اگر باری بیش از Ru به نمونه اعمال شود و سپس تخلیه شود، در حین تخلیه، تغییر شکل نمونه طبق همان قانونی که بر اساس آن در حین بارگذاری افزایش یافته است، کاهش می یابد.

در بالای نقطه B، نمودار کشش از یک خط مستقیم منحرف می شود - تغییر شکل سریعتر از بار شروع به رشد می کند و نمودار ظاهری منحنی به خود می گیرد. در یک بار مربوط به Рт (نقطه C)، نمودار به یک بخش افقی می رود. در این مرحله، نمونه ازدیاد طول دائمی قابل توجهی را بدون افزایش بار دریافت می کند. تشکیل چنین بخش در نمودار تنش-کرنش با خاصیت تغییر شکل ماده تحت بار ثابت توضیح داده می شود. این خاصیت سیالیت ماده نامیده می شود و به مقطع نمودار تنش-کرنش موازی با محور آبسیسا، ناحیه تسلیم می گویند.
گاهی اوقات فلات عملکرد ماهیت موجی دارد. این بیشتر به کشش مواد پلاستیکی مربوط می شود و با این واقعیت توضیح داده می شود که ابتدا نازک شدن موضعی برش ایجاد می شود، سپس این نازک شدن به حجم مجاور مواد گسترش می یابد و این روند تا زمانی که در نتیجه انتشار چنین موجی، یک ازدیاد طول یکنواخت کلی، مربوط به منطقه تسلیم رخ می دهد. هنگامی که یک دندان تسلیم وجود دارد، هنگام تعیین خواص مکانیکی یک ماده، مفاهیم حد تسلیم بالا و پایین معرفی می شوند.

پس از ظاهر شدن فلات تسلیم، ماده دوباره توانایی مقاومت در برابر کشش را پیدا می کند و نمودار بالا می رود. در نقطه D نیرو به حداکثر مقدار Pmax خود می رسد. وقتی به نیروی Pmax رسید، یک باریک شدن موضعی شدید روی نمونه ظاهر می شود - گردن. کاهش سطح مقطع گردن باعث افت بار می شود و در لحظه مربوط به نقطه K نمودار، نمونه پاره می شود.

بار اعمال شده برای کشش یک نمونه به هندسه آن نمونه بستگی دارد. هر چه سطح مقطع بزرگتر باشد، بار بیشتری برای کشش نمونه لازم است. به همین دلیل، نمودار ماشین حاصل ارزیابی کیفی از خواص مکانیکی مواد ارائه نمی دهد. برای از بین بردن تأثیر هندسه نمونه، نمودار ماشین در مختصات σ - ε با تقسیم مختصات P بر سطح مقطع اولیه نمونه A0 و آبسیسا ∆l بر lo بازسازی می شود. نموداری که به این ترتیب بازآرایی شده است، نمودار تنش شرطی نامیده می شود. در حال حاضر از این نمودار جدید، مشخصات مکانیکی مواد مشخص شده است.

مشخصات مکانیکی زیر تعیین می شود:

حد تناسب спз- بزرگترین تنشی که پس از آن اعتبار قانون هوک نقض می شود σ = Eε، که در آن E مدول الاستیسیته طولی یا مدول الاستیسیته نوع اول است. در این حالت، E =σ/ε = tanα، یعنی مدول E مماس زاویه میل قسمت مستطیل نمودار به محور آبسیسا است.

حد الاستیک σу- تنش شرطی مربوط به ظاهر تغییر شکل‌های باقیمانده با مقدار مشخص مشخص (0.05؛ 0.001؛ 0.003؛ 0.005%)؛ تحمل برای تغییر شکل باقیمانده در شاخص در σу نشان داده شده است

قدرت تسلیم ст- تنشی که در آن افزایش تغییر شکل بدون افزایش محسوس در بار کششی رخ می دهد

نیز متمایز شده است قدرت اثبات- این تنش شرطی است که در آن تغییر شکل باقیمانده به مقدار معینی می رسد (معمولاً 0.2٪ طول کار نمونه؛ سپس مقاومت تسلیم شرطی با σ0.2 نشان داده می شود). مقدار σ0.2، به عنوان یک قاعده، برای موادی که دارای پلاتو یا دندانه ای در نمودار نیستند تعیین می شود.

ویژگی فلزات شکل پذیری بالا، هدایت حرارتی و الکتریکی است. آنها درخشش فلزی مشخصی دارند.

حدود 80 عنصر جدول تناوبی D.I دارای خواص فلزات هستند. مندلیف. برای فلزات و همچنین برای آلیاژهای فلزی به ویژه آلیاژهای ساختاری، خواص مکانیکی از اهمیت بالایی برخوردار است که مهمترین آنها استحکام، شکل پذیری، سختی و مقاومت ضربه است.

تحت تأثیر یک بار خارجی، تنش و تغییر شکل در یک جسم جامد ایجاد می شود. مربوط به سطح مقطع اصلی نمونه است.

تغییر شکل -این تغییر در شکل و اندازه یک جسم جامد تحت تأثیر نیروهای خارجی یا در نتیجه فرآیندهای فیزیکی است که در طول تبدیل فاز، انقباض و غیره در بدن رخ می دهد. تغییر شکل ممکن است باشد کشسان(پس از برداشتن بار ناپدید می شود) و پلاستیک(بعد از برداشتن بار باقی می ماند). با بار فزاینده، تغییر شکل الاستیک، به عنوان یک قاعده، به پلاستیک تبدیل می شود، و سپس نمونه فرو می ریزد.

بسته به روش اعمال بار، روش های آزمایش خواص مکانیکی فلزات، آلیاژها و سایر مواد به استاتیک، دینامیک و متناوب تقسیم می شوند.

استحکام - قدرت -توانایی فلزات برای مقاومت در برابر تغییر شکل یا تخریب تحت بارهای استاتیکی، دینامیکی یا متناوب. استحکام فلزات تحت بارهای استاتیکی در کشش، فشار، خمش و پیچش آزمایش می شود. تست کشش اجباری است. استحکام تحت بارهای دینامیکی با مقاومت ضربه خاص و تحت بارهای متناوب - با مقاومت خستگی ارزیابی می شود.

برای تعیین استحکام، الاستیسیته و شکل پذیری، فلزات به شکل نمونه های گرد یا مسطح از نظر کشش ساکن آزمایش می شوند. آزمایش ها بر روی دستگاه های تست کشش انجام می شود. در نتیجه آزمایش ها، نمودار کششی به دست می آید (شکل 3.1). . محور آبسیسا این نمودار مقادیر کرنش و محور ارتین مقادیر تنش اعمال شده به نمونه را نشان می دهد.

نمودار نشان می دهد که هر چقدر هم که تنش اعمال شده کوچک باشد، باعث تغییر شکل می شود و تغییر شکل های اولیه همیشه کشسان بوده و بزرگی آنها مستقیماً به تنش بستگی دارد. در منحنی نشان داده شده در نمودار (شکل 3.1)، تغییر شکل الاستیک با خط مشخص می شود. OAو ادامه آن

برنج. 3.1. منحنی کرنش

بالاتر از نقطه آتناسب بین تنش و کرنش نقض می شود. استرس نه تنها باعث تغییر شکل پلاستیکی الاستیک، بلکه باقیمانده نیز می شود. مقدار آن برابر با بخش افقی از خط چین تا منحنی جامد است.

در طول تغییر شکل الاستیک تحت تأثیر یک نیروی خارجی، فاصله بین اتم ها در شبکه بلوری تغییر می کند. با برداشتن بار عاملی که باعث تغییر فاصله بین اتمی شده است از بین می رود، اتم ها به مکان های اولیه خود باز می گردند و تغییر شکل از بین می رود.

تغییر شکل پلاستیک فرآیندی کاملا متفاوت و بسیار پیچیده تر است. در طی تغییر شکل پلاستیک، یک قسمت از کریستال نسبت به قسمت دیگر حرکت می کند. اگر بار برداشته شود، قسمت جابجا شده کریستال به محل اصلی خود باز نخواهد گشت. تغییر شکل ادامه خواهد داشت. این تغییرات با بررسی ریزساختاری آشکار می شود. علاوه بر این، تغییر شکل پلاستیک با له شدن بلوک های موزاییک در داخل دانه ها همراه است و در درجات تغییر شکل قابل توجهی، تغییر محسوسی در شکل دانه ها و محل قرارگیری آنها در فضا نیز مشاهده می شود و حفره هایی (منافذ) بین دانه ها ظاهر می شود. (گاهی در داخل دانه ها).

وابستگی را نشان داد OAV(شکل 3.1 را ببینید) بین ولتاژ اعمال شده خارجی ( σ ) و تغییر شکل نسبی ناشی از آن ( ε ) خواص مکانیکی فلزات را مشخص می کند.

· شیب خط مستقیم OAنشان می دهد سختی فلز, یا مشخصه ای از اینکه چگونه یک بار اعمال شده از خارج، فواصل بین اتمی را تغییر می دهد، که در اولین تقریب، نیروهای جاذبه بین اتمی را مشخص می کند.

· مماس زاویه میل خط مستقیم OA متناسب با مدول الاستیک (E) که از نظر عددی برابر است با ضریب تنش تقسیم بر تغییر شکل الاستیک نسبی:

ولتاژ که حد تناسب نامیده می شود ( σ pc)، مربوط به لحظه ظهور تغییر شکل پلاستیک است. هرچه روش اندازه‌گیری تغییر شکل دقیق‌تر باشد، نقطه پایین‌تر است آ;

· در اندازه گیری های فنی مشخصه ای به نام قدرت تسلیم (σ 0.2). این تنشی است که باعث تغییر شکل باقیمانده معادل 0.2٪ طول یا اندازه دیگر نمونه یا محصول می شود.

حداکثر ولتاژ ( σ ج) مربوط به حداکثر تنش به دست آمده در هنگام کشش است و نامیده می شود مقاومت موقت یا استحکام کششی .

یکی دیگر از ویژگی های این ماده، مقدار تغییر شکل پلاستیک است که قبل از شکستگی ایجاد می شود و به عنوان یک تغییر نسبی در طول (یا مقطع) تعریف می شود - به اصطلاح. گسترش نسبی (δ ) یا باریک شدن نسبی (ψ آنها خاصیت شکل پذیری فلز را مشخص می کنند. ناحیه زیر منحنی OAVمتناسب با کاری که باید برای از بین بردن فلز صرف شود. این شاخص که به روش های مختلف تعیین می شود (عمدتاً با ضربه زدن به یک نمونه برش خورده) مشخص می شود ویسکوزیته فلز

هنگامی که یک نمونه تا نقطه شکست کشیده می شود، روابط بین نیروی اعمال شده و ازدیاد طول نمونه به صورت گرافیکی ثبت می شود (شکل 3.2) و در نتیجه به اصطلاح نمودارهای تغییر شکل ایجاد می شود.

برنج. 3.2. نمودار "نیرو (کشش) - ازدیاد طول"

تغییر شکل نمونه هنگام بارگذاری آلیاژ ابتدا ماکروالاستیک است و سپس به تدریج و در دانه های مختلف تحت بارهای نابرابر به پلاستیک تبدیل می شود که از طریق برش از طریق مکانیسم دررفتگی اتفاق می افتد. تجمع نابجایی ها در نتیجه تغییر شکل منجر به استحکام فلز می شود، اما زمانی که چگالی آنها به ویژه در مناطق جداگانه قابل توجه باشد، مراکز تخریب ایجاد می شود که در نهایت منجر به تخریب کامل نمونه به عنوان یک کل می شود.

استحکام کششی با ویژگی های زیر ارزیابی می شود:

1) استحکام کششی؛

2) حد تناسب؛

3) قدرت تسلیم.

4) حد الاستیک؛

5) مدول الاستیک؛

6) قدرت تسلیم.

7) کشیدگی نسبی.

8) کشیدگی نسبی یکنواخت؛

9) باریک شدن نسبی پس از پارگی.

استحکام کششی (استحکام کششی یا مقاومت کششی) σ درولتاژ مربوط به بیشترین بار است R Vقبل از تخریب نمونه:

σ در = P در / F 0،

این ویژگی برای فلزات اجباری است.

حد تناسب (σ کامپیوتر) - این ولتاژ مشروط است آر pc، که در آن انحراف از وابستگی متناسب پل بین تغییر شکل و بار آغاز می شود. برابر است با:

σ pc = P pc /F 0.

ارزش های σ pc بر حسب kgf/mm 2 یا MPa اندازه گیری می شود .

قدرت تسلیم (σ t) ولتاژ ( آرت) که در آن نمونه بدون افزایش محسوس بار تغییر شکل (جریان) می کند. با فرمول محاسبه می شود:

σ t = آر T / اف 0 .

حد الاستیک (σ 0.05) تنشی است که در آن ازدیاد طول باقیمانده به 0.05٪ طول مقطع قطعه کار نمونه، برابر با پایه کرنش سنج می رسد. حد الاستیک σ 0.05 با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

σ 0,05 = پ 0,05 /ف 0 .

مدول الاستیک (E) – نسبت افزایش تنش به افزایش متناظر در ازدیاد طول در محدوده تغییر شکل الاستیک. برابر است با:

E = P 0 /l میانگین F 0 ,

جایی که ∆Р- افزایش بار؛ l 0- طول تخمینی اولیه نمونه؛ من ازدواج کردم- افزایش متوسط ​​ازدیاد طول؛ اف 0 – سطح مقطع اولیه

قدرت تسلیم (مشروط) - تنشی که در آن ازدیاد طول باقیمانده به 0.2٪ طول مقطع نمونه در قسمت کاری آن می رسد، که در هنگام تعیین مشخصه مشخص شده، کشیدگی آن در نظر گرفته می شود.

با فرمول محاسبه می شود:

σ 0,2 = پ 0,2 /ف 0 .

استحکام تسلیم شرطی تنها در صورتی تعیین می‌شود که فلات تسلیم در نمودار کششی وجود نداشته باشد.

پسوند نسبی (بعد از جدایی) - یکی از ویژگی های پلاستیسیته مواد، برابر با نسبت افزایش طول تخمینی نمونه پس از تخریب ( من به) به طول موثر اولیه ( l 0) بر حسب درصد:

کشیدگی یکنواخت نسبی (δ р)- نسبت افزایش طول مقاطع در قسمت کار نمونه پس از گسیختگی به طول قبل از آزمایش به صورت درصد بیان می شود.

باریک شدن نسبی پس از پارگی (ψ ) و همچنین ازدیاد طول نسبی، از ویژگی های انعطاف پذیری مواد است. به عنوان نسبت تفاوت تعریف شده است اف 0 و حداقل ( F به) سطح مقطع نمونه پس از تخریب تا سطح مقطع اولیه ( F 0، به صورت درصد بیان می شود:

قابلیت ارتجاعی – خاصیت فلزات برای بازیابی شکل قبلی خود پس از حذف نیروهای خارجی که باعث تغییر شکل می شوند. الاستیسیته خاصیت مخالف پلاستیسیته است.

اغلب، برای تعیین قدرت، از یک روش ساده، غیر مخرب و ساده استفاده می شود - اندازه گیری سختی.

زیر سختی ماده به عنوان مقاومت در برابر نفوذ یک جسم خارجی به آن درک می شود، یعنی در واقع، سختی نیز مقاومت در برابر تغییر شکل را مشخص می کند. روش های زیادی برای تعیین سختی وجود دارد. رایج ترین آن است روش برینل (شکل 3.3، الف)، هنگامی که بدن آزمایش تحت فشار قرار می گیرد آریک توپ با قطر D. عدد سختی برینل (HH) بار ( آر، تقسیم بر مساحت سطح کروی چاپ (قطر د).

برنج. 3.3. تست سختی:

الف - به گفته برینل؛ ب - به گفته راکول؛ ج - به گفته ویکرز

هنگام اندازه گیری سختی روش ویکرز (شکل 3.3، ب) هرم الماس به داخل فشرده می شود. با اندازه گیری قطر چاپ ( د، سختی (HV) ماده را قضاوت کنید.

هنگام اندازه گیری سختی روش راکول (شکل 3.3، ج) دندانه دار یک مخروط الماس است (گاهی اوقات یک توپ فولادی کوچک). عدد سختی متقابل عمق فرورفتگی است ( ساعت). سه مقیاس وجود دارد: A، B، C (جدول 3.1).

روش مقیاس برینل و راکول B برای مواد نرم، روش مقیاس راکول سی برای مواد سخت و روش مقیاس راکول A و روش ویکرز برای لایه های نازک (ورق) استفاده می شود. روش های توصیف شده برای اندازه گیری سختی، میانگین سختی آلیاژ را مشخص می کند. به منظور تعیین سختی اجزای ساختاری جداگانه آلیاژ، لازم است تغییر شکل را به شدت موضعی کنید، هرم الماس را در یک مکان خاص فشار دهید، که در یک بخش نازک با بزرگنمایی 100 تا 400 برابر تحت بار بسیار کوچک یافت می شود. (از 1 تا 100 گرم فارنهایت)، و سپس قطر تورفتگی را در زیر میکروسکوپ اندازه گیری می کنیم. مشخصه حاصل ( ن) نامیده میشود میکروسختی ، و سختی یک جزء ساختاری خاص را مشخص می کند.

جدول 3.1 شرایط آزمایش هنگام اندازه گیری سختی با استفاده از روش راکول

شرایط آزمون		تعیین تی استحکام
آر= 150 کیلوگرم
هنگامی که توسط مخروط الماس و بار آزمایش می شود آر= 60 کیلوگرم
هنگام فشار دادن توپ فولادی و بارگذاری آر= 100 کیلوگرم

مقدار NV در kgf/mm 2 (در این مورد، واحدها اغلب نشان داده نمی شوند) یا در SI - در MPa (1 kgf / mm 2 = 10 MPa) اندازه گیری می شود.

ویسکوزیته – توانایی فلزات برای مقاومت در برابر بارهای ضربه ای ویسکوزیته خاصیت مخالف شکنندگی است. در حین کار، بسیاری از قطعات نه تنها بارهای ساکن را تجربه می کنند، بلکه در معرض بارهای شوک (دینامیک) نیز قرار می گیرند. به عنوان مثال، چنین بارهایی توسط چرخ های لوکوموتیوها و واگن ها در اتصالات ریلی تجربه می شود.

نوع اصلی آزمایش دینامیکی، بارگذاری ضربه ای نمونه های بریدگی در شرایط خمشی است. بارگذاری ضربه دینامیکی بر روی درایورهای ضربه پاندول (شکل 3.4) و همچنین با بار سقوط انجام می شود. در این حالت، کار صرف شده برای تغییر شکل و تخریب نمونه مشخص می شود.

به طور معمول، در این آزمایش ها، کار خاصی که صرف تغییر شکل و تخریب نمونه می شود مشخص می شود. با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

KS =ک/ اس 0 ,

جایی که KS- کار خاص؛ به- کل کار تغییر شکل و تخریب نمونه، J; S 0- سطح مقطع نمونه در محل برش، m2 یا cm2.

برنج. 3.4. تست ضربه با استفاده از تستر ضربه پاندولی

عرض انواع نمونه ها قبل از آزمایش اندازه گیری می شود. ارتفاع نمونه های دارای بریدگی U و V شکل قبل از آزمایش و با بریدگی T شکل بعد از آزمایش اندازه گیری می شود. بر این اساس، کار ویژه کرنش شکست با KCU، KCV و KST نشان داده می شود.

تردی فلزات در دماهای پایین نامیده می شوند شکنندگی سرد . مقدار مقاومت ضربه به طور قابل توجهی کمتر از دمای اتاق است.

یکی دیگر از ویژگی های خواص مکانیکی مواد است قدرت خستگی. برخی از قطعات (شفت، شاتون، فنر، فنر، ریل و غیره) در حین کار بارهایی را تجربه می کنند که در بزرگی یا به طور همزمان در بزرگی و جهت (علامت) تغییر می کنند. تحت تأثیر چنین بارهای متناوب (ارتعاشی)، به نظر می رسد فلز خسته می شود، استحکام آن کاهش می یابد و قطعه فرو می ریزد. این پدیده نامیده می شود خستگیفلز و شکستگی های ناشی از آن خستگی است. برای چنین جزئیاتی باید بدانید حد استقامت, آن ها مقدار حداکثر تنشی که یک فلز می تواند بدون تخریب برای تعداد معینی از تغییرات بار (چرخه) تحمل کند ( ن).

مقاومت در برابر سایش -مقاومت فلزات در برابر سایش ناشی از فرآیندهای اصطکاک. این یک مشخصه مهم است، به عنوان مثال، برای مواد تماس و، به ویژه، برای سیم تماس و عناصر جمع آوری جریان کلکتور فعلی حمل و نقل برقی. سایش شامل جداسازی ذرات منفرد از سطح مالش است و با تغییر در ابعاد هندسی یا جرم قطعه تعیین می شود.

استحکام خستگی و مقاومت در برابر سایش کامل ترین تصویر را از دوام قطعات در سازه ها ارائه می دهد و چقرمگی مشخصه قابلیت اطمینان این قطعات است.