मजबूती के लिए नमूनों का यांत्रिक परीक्षण। धातुओं के यांत्रिक गुण और उनके परीक्षण की विधियाँ

§ 4. यांत्रिक गुण

बाहरी ताकतों का विरोध करने की धातु की क्षमता यांत्रिक गुणों की विशेषता है। इसलिए, मशीन भागों के निर्माण के लिए सामग्री चुनते समय, सबसे पहले इसके यांत्रिक गुणों को ध्यान में रखना आवश्यक है: शक्ति, लोच, लचीलापन, प्रभाव शक्ति, कठोरता और सहनशक्ति। ये गुण यांत्रिक परीक्षणों के परिणामों से निर्धारित होते हैं, जिसमें धातुएं बाहरी ताकतों (भार) के संपर्क में आती हैं। बाहरी ताकतें स्थिर, गतिशील या चक्रीय (बार-बार परिवर्तनशील) हो सकती हैं। भार किसी ठोस में तनाव और विकृति का कारण बनता है।
वोल्टेज- परीक्षण नमूने के प्रति यूनिट क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र का लोड मान। विरूपण- लागू बाहरी बलों के प्रभाव में ठोस शरीर के आकार और आकार में परिवर्तन। इसमें तन्य (संपीड़ित), झुकना, मरोड़ और कतरनी विकृतियाँ हैं (चित्र 8)। वास्तव में, एक सामग्री एक ही समय में एक या अधिक प्रकार के विरूपण से गुजर सकती है।

चावल। 8. विकृतियों के प्रकार:
ए - संपीड़न, बी - तनाव, सी - मरोड़, डी - कतरनी, ई - झुकना

चावल। 9. स्ट्रेच चार्ट:
ए - P-∆l निर्देशांक में सशर्त आरेख, बी - सशर्त तनाव आरेख और वास्तविक तनाव आरेख

ताकत, लोच और लचीलापन निर्धारित करने के लिए, गोल या सपाट नमूनों के रूप में धातुओं का स्थैतिक तनाव (GOST 1497-73) के लिए परीक्षण किया जाता है। परीक्षण तन्यता परीक्षण मशीनों पर किए जाते हैं। परीक्षणों के परिणामस्वरूप, एक तन्यता आरेख प्राप्त होता है (चित्र 9)। इस आरेख का भुज अक्ष विरूपण मान दिखाता है, और कोटि अक्ष नमूने पर लागू भार दिखाता है।
ताकत- भार के तहत विनाश का विरोध करने की किसी सामग्री की क्षमता का आकलन उसकी तन्य शक्ति और उपज शक्ति से किया जाता है। किसी सामग्री की ताकत का एक महत्वपूर्ण संकेतक विशिष्ट ताकत भी है - सामग्री की तन्य शक्ति और उसके घनत्व का अनुपात। अंतिम शक्ति σ in (अस्थायी प्रतिरोध) Pa (N/m 2) में सशर्त तनाव है, जो नमूने के विनाश से पहले के सबसे बड़े भार के अनुरूप है: σ in =P अधिकतम /F 0, जहां P अधिकतम सबसे बड़ा भार है, एन; एफ 0 - नमूने के कामकाजी हिस्से का प्रारंभिक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र, एम 2। सच्ची तन्यता ताकत एसके, टूटने के समय लोड पीके के अनुपात और टूटने के बाद नमूने के न्यूनतम क्रॉस-सेक्शन के क्षेत्र एफके (एसके = पीके / एफके) द्वारा निर्धारित तनाव है।
उपज शक्ति (भौतिक) σ t सबसे कम तनाव (एमपीए में) है जिस पर नमूना भार में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना विकृत हो जाता है: σ t = P t / F 0, जहां P t वह भार है जिस पर उपज पठार देखा जाता है , एन।
मूल रूप से, केवल कम कार्बन वाले स्टील और पीतल में ही उपज का स्तर होता है। अन्य मिश्र धातुओं में उपज पठार नहीं होते हैं। ऐसी सामग्रियों के लिए, उपज शक्ति (सशर्त) निर्धारित की जाती है, जिस पर स्थायी बढ़ाव नमूने की डिज़ाइन लंबाई के 0.2% तक पहुंच जाता है: σ 0.2 = पी 0.2 / एफ 0।
लोच- लोड पी इकाई को हटा दिए जाने के बाद सामग्री की अपने मूल आकार और आयामों को बहाल करने की क्षमता का आकलन आनुपातिकता सीमा σ पीसी और लोचदार सीमा σ इकाई द्वारा किया जाता है।
आनुपातिकता सीमाσ पीटीएस - तनाव (एमपीए), जिसके ऊपर लागू तनाव और नमूने के विरूपण के बीच आनुपातिकता का उल्लंघन होता है σ पीटीएस = पी पीटीएस / एफ 0।
इलास्टिक लिमिट(सशर्त) σ 0.05 उस लोड के अनुरूप एमपीए में सशर्त तनाव है जिस पर अवशिष्ट विरूपण पहले नमूने की डिजाइन लंबाई के 0.05% तक पहुंचता है l0: σ 0.05 = पी 0.05 / एफ 0, जहां पी 0, 05 - लोचदार सीमा लोड, एन.
प्लास्टिक, यानी, बिना टूटे बाहरी ताकतों के प्रभाव में एक सामग्री को एक नया आकार और आकार लेने की क्षमता, सापेक्ष बढ़ाव और सापेक्ष संकुचन की विशेषता है।
सापेक्ष विस्तार(टूटने के बाद) δ, टूटने के बाद नमूने की अनुमानित लंबाई की वृद्धि (एल से -एल 0) का उसकी मूल अनुमानित लंबाई एल 0 से अनुपात है, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है: δ=[(एल से -एल 0) /एल 0 ]100%.
सापेक्ष संकुचन(टूटने के बाद) φ, क्रॉस-सेक्शन के प्रारंभिक क्षेत्र F 0 के टूटने के बाद नमूने के क्रॉस-सेक्शन के प्रारंभिक और न्यूनतम क्षेत्रों (F 0 -F से) के बीच अंतर का अनुपात है, जिसे प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है : φ=[(एफ 0 -एफ से)/एफ 0 ]100%।
किसी सामग्री के लिए सापेक्ष बढ़ाव और संकुचन मान जितना अधिक होगा, वह उतना ही अधिक लचीला होगा। भंगुर सामग्रियों के लिए ये मान शून्य के करीब हैं। किसी संरचनात्मक सामग्री की नाजुकता एक नकारात्मक गुण है।
प्रभाव की शक्ति, अर्थात, किसी सामग्री की गतिशील भार का विरोध करने की क्षमता, एक नमूने को तोड़ने पर खर्च किए गए कार्य W (एमजे में) और चीरा स्थल पर उसके क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र F (एम 2 में) के अनुपात के रूप में परिभाषित की जाती है केएस = डब्ल्यू /एफ।
परीक्षण के लिए (GOST 9454-78), विशेष मानक नमूने एक पायदान के साथ वर्गाकार ब्लॉकों के रूप में बनाए जाते हैं। नमूने का परीक्षण पेंडुलम पाइल ड्राइवरों पर किया जाता है। ढेर चालक का मुक्त रूप से गिरने वाला पेंडुलम पायदान के विपरीत दिशा से नमूने पर प्रहार करता है। साथ ही काम को रिकॉर्ड भी किया जाता है.
प्रभाव शक्ति का निर्धारण कुछ धातुओं के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो उप-शून्य तापमान पर काम करते हैं और ठंडी भंगुरता की प्रवृत्ति प्रदर्शित करते हैं। ठंडी भंगुरता सीमा जितनी कम होगी, यानी वह तापमान जिस पर किसी सामग्री का तन्य फ्रैक्चर भंगुर में बदल जाता है, और सामग्री की चिपचिपाहट का आरक्षित जितना अधिक होगा, सामग्री की प्रभाव शक्ति उतनी ही अधिक होगी। शीत भंगुरता - कम तापमान पर प्रभाव शक्ति में कमी।
चक्रीय चिपचिपाहट- यह बार-बार परिवर्तनशील भार के तहत ऊर्जा को अवशोषित करने की सामग्रियों की क्षमता है। उच्च चक्रीय कठोरता वाली सामग्री कंपन को तुरंत कम कर देती है, जो अक्सर समय से पहले विफलता का कारण होती है। उदाहरण के लिए, कच्चा लोहा, जिसमें उच्च चक्रीय चिपचिपाहट होती है, कुछ मामलों में (फ्रेम और शरीर के अन्य भागों के लिए) कार्बन स्टील की तुलना में अधिक मूल्यवान सामग्री है।
कठोरताकिसी सामग्री की किसी अन्य, अधिक ठोस वस्तु के उसमें प्रवेश का प्रतिरोध करने की क्षमता को कहते हैं। धातु काटने वाले उपकरणों में उच्च कठोरता होनी चाहिए: कटर, ड्रिल, कटर, साथ ही सतह-कठोर हिस्से। धातु की कठोरता ब्रिनेल, रॉकवेल और विकर्स विधियों द्वारा निर्धारित की जाती है (चित्र 10)।
ब्रिनेल विधि(GOST 9012-59) इस तथ्य पर आधारित है कि एक कठोर स्टील की गेंद को निरंतर भार के तहत एक सपाट धातु की सतह में दबाया जाता है। गेंद का व्यास और भार का परिमाण परीक्षण की जा रही धातु की कठोरता और मोटाई के आधार पर निर्धारित किया जाता है। ब्रिनेल कठोरता को टीएसएच कठोरता परीक्षक (गेंद कठोरता परीक्षक) का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। परीक्षण निम्नानुसार किया जाता है। नमूने की सतह पर जिसकी कठोरता को मापने की आवश्यकता होती है, 3-5 सेमी 2 आकार के क्षेत्र को एक फ़ाइल या एक अपघर्षक पहिया से साफ किया जाता है। नमूना को उपकरण टेबल पर रखा जाता है और तब तक उठाया जाता है जब तक कि यह स्टील की गेंद के संपर्क में न आ जाए, जो उपकरण स्पिंडल में लगा होता है। वजन कम किया जाता है और गेंद को परीक्षण नमूने में दबाया जाता है। धातु की सतह पर एक छाप बन जाती है। छाप जितनी बड़ी होगी, धातु उतनी ही नरम होगी।
एनवी की कठोरता का माप व्यास डी और गहराई टी के साथ छाप के सतह क्षेत्र पर भार के अनुपात के रूप में लिया जाता है, जो तब बनता है जब व्यास डी की एक गेंद को बल पी द्वारा दबाया जाता है (चित्र देखें)। 10:00 पूर्वाह्न)।

चावल। 10. ब्रिनेल (ए), रॉकवेल (बी) और विकर्स (सी) विधियों द्वारा धातु की कठोरता का निर्धारण

कठोरता का संख्यात्मक मान निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है: एक ऑप्टिकल आवर्धक ग्लास (विभाजनों के साथ) का उपयोग करके प्रिंट के व्यास को मापें और प्राप्त मूल्य का उपयोग करके, GOST से जुड़ी तालिका में संबंधित कठोरता संख्या ढूंढें।
ब्रिनेल विधि का लाभ परीक्षण की सरलता और प्राप्त परिणामों की सटीकता है। एचबी>450 वाली सामग्रियों की कठोरता को मापने के लिए ब्रिनेल विधि की अनुशंसा नहीं की जाती है, उदाहरण के लिए, कठोर स्टील, क्योंकि माप के दौरान गेंद विकृत हो जाती है और रीडिंग विकृत हो जाती है।
ठोस पदार्थों के परीक्षण के लिए उपयोग किया जाता है रॉकवेल विधि(गोस्ट 9013-59)। 120° के शीर्ष कोण वाला एक हीरा शंकु या 1.59 मिमी व्यास वाली एक कठोर स्टील की गेंद को नमूने में दबाया जाता है। रॉकवेल कठोरता को मनमानी इकाइयों में मापा जाता है। कठोरता इकाई का पारंपरिक मूल्य टिप के अक्षीय आंदोलन से 0.002 मिमी से मेल खाता है। परीक्षण टीके डिवाइस पर किया जाता है। कठोरता मान इंडेंटेशन एच की गहराई से निर्धारित होता है और डिवाइस पर स्थापित संकेतक डायल का उपयोग करके गिना जाता है। सभी मामलों में, प्रीलोड P0 100 N है।
उच्च कठोरता वाली धातुओं का परीक्षण करते समय, एक हीरे के शंकु का उपयोग किया जाता है और कुल भार P = P 0 + P 1 = 1500 N होता है। कठोरता को "C" पैमाने पर मापा जाता है और HRC निर्दिष्ट किया जाता है।
यदि परीक्षण में स्टील की गेंद और 1000 एन का कुल भार लिया जाता है, तो कठोरता को "बी" पैमाने पर मापा जाता है और एचआरबी नामित किया जाता है।
बहुत कठोर या पतले उत्पादों का परीक्षण करते समय, हीरे के शंकु और 600 एन के कुल भार का उपयोग करें। कठोरता को "ए" पैमाने पर मापा जाता है और एचआरए नामित किया जाता है। रॉकवेल कठोरता पदनाम का एक उदाहरण: एचआरसी 50 - "सी" पैमाने पर कठोरता 50।
विकर्स विधि (GOST 2999-75) द्वारा कठोरता का निर्धारण करते समय, 136° के शीर्ष कोण वाले एक टेट्राहेड्रल हीरे के पिरामिड को सामग्री में दबाए गए टिप के रूप में उपयोग किया जाता है। परीक्षण के दौरान, 50 से 1000 एन तक के भार का उपयोग किया जाता है (पतले उत्पादों की कठोरता और धातु की कठोर, कठोर सतह परतों को निर्धारित करने के लिए छोटे भार मूल्यों का उपयोग किया जाता है)। कठोरता का संख्यात्मक मान निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है: लोड को हटाने और माइक्रोस्कोप का उपयोग करने के बाद प्रिंट के दोनों विकर्णों की लंबाई को मापें और विकर्ण लंबाई के परिणामी अंकगणितीय औसत मूल्य का उपयोग करके, तालिका में संबंधित कठोरता संख्या ढूंढें। विकर्स कठोरता पदनाम का एक उदाहरण एचवी 500 है।
छोटी मात्रा में धातुओं की कठोरता का आकलन करने के लिए, उदाहरण के लिए, धातु के दानों या उसके संरचनात्मक घटकों पर, निर्धारित करने के लिए एक विधि का उपयोग किया जाता है microhardness. डिवाइस का टिप (इंडेंटर) एक हीरे का टेट्राहेड्रल पिरामिड है (136° के शीर्ष कोण के साथ, विकर्स परीक्षण के दौरान पिरामिड के समान)। इंडेंटर पर भार छोटा है और इसकी मात्रा 0.05-5 एन है, और इंडेंट का आकार 5-30 माइक्रोन है। परीक्षण एक लोडिंग तंत्र से सुसज्जित पीएमटी-3 ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप पर किया जाता है। सूक्ष्म कठोरता का आकलन इंडेंटेशन विकर्ण के आकार से किया जाता है।
थकान, बार-बार बदलते तनाव के प्रभाव में किसी सामग्री में क्षति के क्रमिक संचय की प्रक्रिया है, जिससे दरारें और विनाश होता है। धातु की थकान उसके व्यक्तिगत आयतनों में तनाव की सांद्रता के कारण होती है, जिसमें गैर-धातु समावेशन, गैस बुलबुले, विभिन्न स्थानीय दोष आदि होते हैं। बार-बार लोड करने के परिणामस्वरूप नमूने के नष्ट होने के बाद एक विशिष्ट थकान फ्रैक्चर बनता है। (चित्र 11) और दिखने में दो भिन्न भागों से बना है। चिकनी (घिसी हुई) सतह के साथ फ्रैक्चर 1 का एक हिस्सा बार-बार परिवर्तनीय भार की कार्रवाई से उत्पन्न होने वाली दरारों के क्षेत्र में सतहों के घर्षण के कारण बनता है, दानेदार फ्रैक्चर के साथ दूसरा भाग 2 उस समय होता है नमूने का विनाश. थकान परीक्षण विशेष मशीनों पर किए जाते हैं। सबसे आम मशीनें घूमने वाले नमूने को बार-बार मोड़ने के लिए होती हैं, जो एक या दोनों सिरों पर तय होती हैं, साथ ही तन्य-संपीड़न और बार-बार-वैकल्पिक मरोड़ के परीक्षण के लिए मशीनें भी होती हैं। परीक्षणों के परिणामस्वरूप, सहनशक्ति सीमा निर्धारित की जाती है, जो थकान प्रतिरोध की विशेषता है।

यांत्रिक गुण यांत्रिक बलों (भार) के प्रभाव में धातु के विरूपण और विनाश के प्रतिरोध को दर्शाते हैं।

मुख्य यांत्रिक गुणों में शामिल हैं:

ताकत
- प्लास्टिसिटी
- प्रभाव की शक्ति
- कठोरता

ताकत- यह किसी धातु की यांत्रिक बलों (भार) के प्रभाव में न गिरने की क्षमता है।

प्लास्टिककिसी धातु की विनाश के बिना यांत्रिक बलों (भार) के प्रभाव में आकार बदलने (विकृत) करने की क्षमता है।

किसी धातु की प्रभाव (गतिशील) यांत्रिक बलों (शॉक लोड) को झेलने की क्षमता निर्धारित करता है।

कठोरताकिसी धातु की उसमें अन्य कठोर सामग्रियों के प्रवेश को रोकने की क्षमता है।

धातुओं के यांत्रिक परीक्षण के प्रकार एवं शर्तें

यांत्रिक गुणों को निर्धारित करने के लिए निम्नलिखित प्रकार के परीक्षण किए जाते हैं:

तन्यता परीक्षण;
- स्थैतिक झुकने परीक्षण;
- प्रभाव झुकने परीक्षण;
- कठोरता माप.

नमूनों के परीक्षण की शर्तों में शामिल हैं: तापमान, प्रकार और नमूनों पर लोड के अनुप्रयोग की प्रकृति।

परीक्षण तापमान:

सामान्य (+20°C);
- कम (+20°C से नीचे, तापमान 0...-60°C);
- उच्च (+20°C से ऊपर, तापमान +100...+1200°C)।

भार का प्रकार:

खींच
COMPRESSION
झुकना
टोशन
टुकड़ा

लोड अनुप्रयोग का चरित्र:

भार धीरे-धीरे और सुचारू रूप से बढ़ता है या स्थिर रहता है - स्थैतिक परीक्षण;
- लोड उच्च गति पर लगाया जाता है; शॉक लोड - गतिशील परीक्षण;
- एकाधिक दोहराया परिवर्तनीय भार; भार परिमाण या परिमाण और दिशा में परिवर्तन (तनाव और संपीड़न) - सहनशक्ति परीक्षण।

यांत्रिक परीक्षण नमूने

यांत्रिक परीक्षण मानक नमूनों पर किए जाते हैं। नमूनों का आकार और आयाम परीक्षण के प्रकार के आधार पर स्थापित किए जाते हैं।

यांत्रिक तन्यता परीक्षणों के लिए, मानक बेलनाकार (गोलाकार क्रॉस-सेक्शन) और फ्लैट (आयताकार क्रॉस-सेक्शन) नमूनों का उपयोग किया जाता है। बेलनाकार नमूनों के लिए, व्यास dо=10 मिमी, छोटे lо=5×do = 50 मिमी और लंबे lо=10×do = 100 मिमी वाले नमूने मुख्य के रूप में लिए जाते हैं।

फ्लैट नमूनों की मोटाई शीट की मोटाई के बराबर होती है, और चौड़ाई 10, 15, 20 या 30 मिमी निर्धारित की जाती है।

तन्यता पकड़ के लिए सिर के बिना फ्लैट नमूना

सिरों के साथ सपाट नमूना

स्थैतिक परीक्षणों द्वारा निर्धारित यांत्रिक गुण

स्थिरऐसे परीक्षण हैं जिनमें नमूने पर लागू भार धीरे-धीरे और सुचारू रूप से बढ़ता है।

स्थैतिक तन्यता परीक्षणों में, धातु की निम्नलिखित बुनियादी यांत्रिक विशेषताएं निर्धारित की जाती हैं:

उपज शक्ति (σ t);
- तन्य शक्ति या अस्थायी प्रतिरोध (σ इंच);
- सापेक्ष बढ़ाव (δ);
- सापेक्ष संकुचन (ψ)।

वह तनाव है जिस पर नमूना तन्य भार में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना विकृत हो जाता है।

नमूने की विफलता से पहले अधिकतम भार पर तनाव है।

नष्ट होने के बाद नमूने की लंबाई में परीक्षण से पहले इसकी प्रारंभिक लंबाई में वृद्धि का अनुपात है।

परीक्षण से पहले नमूने के प्रारंभिक क्षेत्र को नष्ट करने के बाद उसके क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र में कमी का अनुपात है।

स्थैतिक तन्यता परीक्षण में, लोहे और अन्य प्लास्टिक धातुओं में एक उपज पठार होता है जब नमूना एक स्थिर भार पीएम के तहत बढ़ाया जाता है।

अधिकतम लोड Pmax पर, नमूने के एक क्षेत्र में क्रॉस सेक्शन का संकुचन, तथाकथित "गर्दन" दिखाई देता है। नमूने का विनाश गर्दन से शुरू होता है। चूंकि नमूने का क्रॉस-सेक्शन कम हो जाता है, इसलिए नमूने का विनाश अधिकतम से कम भार पर होता है। परीक्षण के दौरान, उपकरण एक तन्य आरेख खींचते हैं जिससे भार निर्धारित होता है। परीक्षण के बाद, नष्ट किए गए नमूनों को एक साथ रखा जाता है और गर्दन की अंतिम लंबाई और व्यास को मापा जाता है। इन आंकड़ों से ताकत और लचीलेपन की गणना की जाती है।

यांत्रिक प्रभाव परीक्षण

गतिशील परीक्षण वे होते हैं जिनमें विरूपण की दर स्थैतिक परीक्षणों की तुलना में काफी अधिक होती है।

गतिशील प्रभाव झुकने के परीक्षण से धातु के भंगुर फ्रैक्चर से गुजरने की प्रवृत्ति का पता चलता है। यह विधि पेंडुलम पाइल ड्राइवर के एक झटके से एक नॉच (तनाव सांद्रक) के साथ एक नमूने को नष्ट करने पर आधारित है।

मानक तीन प्रकार के पायदान वाले नमूने प्रदान करता है:

त्रिज्या आर = 1 मिमी (केसीयू विधि) के साथ यू-आकार का नमूना;

त्रिज्या आर = 0.25 मिमी (केसीवी विधि) के साथ वी-आकार का नमूना;

नमूना I - थकान दरार (केएसटी विधि) के आकार का।

प्रभाव शक्ति को सांद्रक स्थान पर नमूने के प्रारंभिक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र से संबंधित प्रभाव के कार्य के रूप में समझा जाता है।

परीक्षण के बाद, नमूने को नष्ट करने के लिए आवश्यक प्रभाव कार्य पेंडुलम पाइल ड्राइवर स्केल का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। नमूने का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र विफलता से पहले निर्धारित किया जाता है।

धातुओं की कठोरता का निर्धारण

कठोरता धातु का वह गुण है जो गेंद, शंकु या पिरामिड के दांतेदार होने पर सतह परत में प्लास्टिक विरूपण का विरोध करता है। कठोरता माप सरल और त्वरित है और उत्पाद को नष्ट किए बिना किया जाता है। कठोरता निर्धारित करने की तीन विधियाँ व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं:

ब्रिनेल कठोरता (एचबी द्वारा चिह्नित कठोरता इकाई);
- रॉकवेल कठोरता (कठोरता इकाई एचआर नामित है);
- विकर्स कठोरता (कठोरता इकाई एचवी निर्दिष्ट है)।

ब्रिनेल कठोरता के निर्धारण में एक लोड के प्रभाव के तहत नमूने (उत्पाद) में डी = 10 मिमी के व्यास के साथ एक स्टील की गेंद को दबाना और लोड को हटाने के बाद इंडेंट व्यास डी को मापना शामिल है।

ब्रिनेल कठोरता को संख्याओं और अक्षरों एचबी द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, उदाहरण के लिए, 180 एचबी। प्रिंट का व्यास जितना छोटा होगा, कठोरता उतनी ही अधिक होगी। कठोरता जितनी अधिक होगी, धातु की ताकत उतनी ही अधिक होगी और लचीलापन कम होगा। धातु जितनी नरम होगी, उपकरण पर भार उतना ही कम होगा। इसलिए, स्टील और कच्चा लोहा की कठोरता का निर्धारण करते समय, भार 3000 N, निकल, तांबा और एल्यूमीनियम के लिए - 1000 N, सीसा और टिन के लिए - 250 N लिया जाता है।

रॉकवेल कठोरता के निर्धारण में क्रमिक रूप से लागू प्रारंभिक (पीओ) की कार्रवाई के तहत परीक्षण नमूने (उत्पाद) में हीरे के शंकु (स्केल ए और सी) या 1.6 मिमी (स्केल बी) के व्यास के साथ एक स्टील की गेंद के साथ एक टिप को दबाना शामिल है। और मुख्य (पी) भार और माप में टिप प्रवेश गहराई (एच)। रॉकवेल कठोरता को पैमाने का संकेत देने वाले संख्याओं और अक्षरों एचआर द्वारा दर्शाया जाता है। उदाहरण के लिए, 60 एचआरसी (सी स्केल पर कठोरता 60)।

विकर्स कठोरता के निर्धारण में एक लोड के प्रभाव के तहत नमूने (उत्पाद) में एक नियमित टेट्राहेड्रल पिरामिड के आकार की हीरे की नोक को दबाना और लोड को हटाने के बाद शेष इंडेंटेशन डी के विकर्ण को मापना शामिल है। इस विधि का उपयोग उच्च कठोरता वाले पतले भागों और पतली सतह परतों की कठोरता को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। विकर्स कठोरता को संख्याओं और अक्षरों एचवी द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, उदाहरण के लिए, 200 एचवी।

स्थैतिक झुकने परीक्षण

स्थैतिक झुकने के लिए तकनीकी परीक्षणों का उपयोग आकार और आकार में दिए गए मोड़ को स्वीकार करने की धातु की क्षमता निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इसी तरह के परीक्षण वेल्डेड जोड़ों पर किए जाते हैं।

बेंड परीक्षण शीट और आकार (रॉड, वर्ग, कोण, चैनल, आदि) धातु से बने नमूनों पर किए जाते हैं। शीट मेटल के लिए, नमूना चौड़ाई (बी) को मोटाई (2 टी) के दोगुने के बराबर लिया जाता है, लेकिन 10 मिमी से कम नहीं। मेन्ड्रेल की त्रिज्या तकनीकी विशिष्टताओं में इंगित की गई है।

झुकने के तीन प्रकार हैं:

एक निश्चित कोण पर झुकें;
- खराद के चारों ओर तब तक झुकें जब तक कि किनारे समानांतर न हो जाएं;
- जब तक किनारे स्पर्श न करें (चपटा हो जाएं) तब तक करीब झुकें।

नमूने में दरारें, टूट-फूट, क्षरण या फ्रैक्चर की अनुपस्थिति इस बात का संकेत है कि नमूना परीक्षण में उत्तीर्ण हो गया है।

धातुओं के यांत्रिक गुणों को निर्धारित करने की विधियों को इसमें विभाजित किया गया है:
- स्थिर, जब भार धीरे-धीरे और सुचारू रूप से बढ़ता है (तन्यता, संपीड़न, झुकने, मरोड़, कठोरता परीक्षण);
- गतिशील, जब भार उच्च गति से बढ़ता है (प्रभाव झुकने परीक्षण);
- चक्रीय, जब भार परिमाण और दिशा (थकान परीक्षण) में बार-बार बदलता है।

लचीला परीक्षण

तन्य शक्ति का परीक्षण करते समय, तन्य शक्ति (σ इंच), उपज शक्ति (σ t), सापेक्ष बढ़ाव (δ) और सापेक्ष संकुचन (ψ) निर्धारित किए जाते हैं। क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र Fo और कार्यशील (गणना की गई) लंबाई lo के साथ मानक नमूनों का उपयोग करके तन्यता परीक्षण मशीनों पर परीक्षण किए जाते हैं। परीक्षणों के परिणामस्वरूप, एक तन्यता आरेख प्राप्त होता है (चित्र 1)। एब्सिस्सा अक्ष विरूपण के मूल्य को इंगित करता है, और ऑर्डिनेट अक्ष नमूने पर लागू होने वाले भार के मूल्य को इंगित करता है।
अंतिम ताकत (σ इंच) वह अधिकतम भार है जिसे सामग्री विनाश के बिना झेल सकती है, जो नमूने के प्रारंभिक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र (पीएमएक्स/एफओ) से संबंधित है।

चावल। 1. तनाव आरेख

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि जब खींचा जाता है, तो नमूना लंबा हो जाता है, और इसका क्रॉस-सेक्शन लगातार कम हो जाता है। वास्तविक तनाव का निर्धारण एक निश्चित क्षण पर कार्य करने वाले भार को उस क्षण के नमूने के क्षेत्र से विभाजित करके किया जाता है। रोजमर्रा के अभ्यास में, सच्चे तनाव निर्धारित नहीं किए जाते हैं, लेकिन सशर्त तनाव का उपयोग किया जाता है, यह मानते हुए कि नमूने का क्रॉस सेक्शन Fo अपरिवर्तित रहता है।

उपज शक्ति (σ t) वह भार है जिस पर प्लास्टिक विरूपण होता है, जो नमूने के प्रारंभिक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र (Рт/Fo) से संबंधित है। हालाँकि, तन्यता परीक्षणों के दौरान, अधिकांश मिश्र धातुओं में आरेखों पर उपज पठार नहीं होते हैं। इसलिए, सशर्त उपज शक्ति (σ 0.2) निर्धारित की जाती है - वह तनाव जिससे 0.2% का प्लास्टिक विरूपण मेल खाता है। 0.2% का चयनित मान लोचदार से प्लास्टिक विकृतियों में संक्रमण को काफी सटीक रूप से चित्रित करता है।

सामग्री की विशेषताओं में लोचदार सीमा (σ पीआर) भी शामिल है, जिसका अर्थ है वह तनाव जिस पर प्लास्टिक विरूपण एक दिए गए मूल्य तक पहुंचता है। आमतौर पर, 0.005 के अवशिष्ट तनाव मान का उपयोग किया जाता है; 0.02; 0.05%. इस प्रकार, σ 0.05 = पीपीआर/एफओ (पीपीआर वह भार है जिस पर अवशिष्ट बढ़ाव 0.05% है)।

आनुपातिकता की सीमा σ पीसी = पीपीसी / एफओ (पीपीसी अधिकतम भार है, जिसकी कार्रवाई के तहत हुक का नियम अभी भी संतुष्ट है)।

प्लास्टिसिटी की विशेषता सापेक्ष बढ़ाव (δ) और सापेक्ष संकुचन (ψ) है:

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

जहां lk नमूने की अंतिम लंबाई है; लो और एफओ नमूने की प्रारंभिक लंबाई और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र हैं; एफके टूटने वाली जगह पर क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है।

कम-प्लास्टिसिटी वाली सामग्रियों के लिए, तन्यता परीक्षण कठिन होते हैं, क्योंकि नमूने की स्थापना के दौरान मामूली विकृतियां ब्रेकिंग लोड निर्धारित करने में महत्वपूर्ण त्रुटि पेश करती हैं। ऐसी सामग्रियों को आमतौर पर झुकने वाले परीक्षण के अधीन किया जाता है।

कठोर परीक्षण

विनियम:

GOST 8.062-85 "माप की एकरूपता सुनिश्चित करने के लिए राज्य प्रणाली। ब्रिनेल स्केल पर कठोरता मापने वाले उपकरणों के लिए राज्य विशेष मानक और राज्य सत्यापन योजना"

33-85 प्राप्त करें "ब्रिनेल पैमाने पर कठोरता इकाइयों के राज्य विशेष मानक"

कठोरता एक सामग्री की दूसरे, कठोर वस्तु, एक इंडेंटर के प्रवेश का विरोध करने की क्षमता है। सामग्री की कठोरता ब्रिनेल, रॉकवेल, विकर्स और शोर विधियों द्वारा निर्धारित की जाती है (चित्र 2)।

ए	बी	वी

चावल। 2. ब्रिनेल (ए), रॉकवेल (बी) और विकर्स (सी) के अनुसार कठोरता निर्धारित करने की योजनाएँ

किसी धातु की ब्रिनेल कठोरता को एचबी अक्षर और एक संख्या द्वारा दर्शाया जाता है। कठोरता संख्या को एसआई प्रणाली में परिवर्तित करने के लिए, गुणांक K = 9.8 106 का उपयोग करें, जिससे ब्रिनेल कठोरता मान गुणा किया जाता है: HB = HB K, Pa।

एचबी 450 से अधिक कठोरता वाले स्टील्स और 200 एचबी से अधिक कठोरता वाले अलौह धातुओं के लिए ब्रिनेल कठोरता विधि का उपयोग करने की अनुशंसा नहीं की जाती है।

विभिन्न सामग्रियों के लिए, अंतिम ताकत (एमपीए में) और कठोरता संख्या एचबी के बीच एक सहसंबंध स्थापित किया गया है: σ में ≈ 3.4 एचबी - हॉट-रोल्ड कार्बन स्टील्स के लिए; σ इंच ≈ 4.5 एचबी - तांबे मिश्र धातु के लिए, σ इंच ≈ 3.5 एचबी - एल्यूमीनियम मिश्र धातु के लिए।

रॉकवेल विधि द्वारा कठोरता का निर्धारण हीरे के शंकु या स्टील की गेंद को धातु में दबाकर किया जाता है। रॉकवेल डिवाइस के तीन पैमाने हैं - ए, बी, सी। हीरे के शंकु का उपयोग कठोर सामग्री (स्केल ए और सी) का परीक्षण करने के लिए किया जाता है, और गेंद का उपयोग नरम सामग्री (स्केल बी) का परीक्षण करने के लिए किया जाता है। पैमाने के आधार पर, कठोरता को एचआरबी, एचआरसी, एचआरए अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है और विशेष इकाइयों में व्यक्त किया जाता है।

विकर्स विधि का उपयोग करके कठोरता को मापते समय, एक टेट्राहेड्रल हीरे के पिरामिड को धातु की सतह (जमीन या पॉलिश) में दबाया जाता है। इस विधि का उपयोग पतले भागों और पतली सतह परतों की कठोरता को निर्धारित करने के लिए किया जाता है जिनमें उच्च कठोरता होती है (उदाहरण के लिए, नाइट्राइडिंग के बाद)। विकर्स कठोरता को एचवी नामित किया गया है। कठोरता संख्या एचवी का एसआई प्रणाली में रूपांतरण कठोरता संख्या एचबी के रूपांतरण के समान ही किया जाता है।

शोर विधि का उपयोग करके कठोरता को मापते समय, इंडेंटर वाली एक गेंद नमूने पर गिरती है, इसकी सतह पर लंबवत होती है, और कठोरता गेंद के रिबाउंड की ऊंचाई से निर्धारित होती है और इसे एचएस नामित किया जाता है।

कुज़नेत्सोव-हर्बर्ट-रेहबिंदर विधि - कठोरता एक पेंडुलम के दोलनों के भिगोने के समय से निर्धारित होती है, जिसका समर्थन अध्ययन के तहत धातु है।

प्रभाविता परीक्षण

प्रभाव शक्ति किसी सामग्री की गतिशील भार का विरोध करने की क्षमता और परिणामी भंगुर फ्रैक्चर की प्रवृत्ति को दर्शाती है। प्रभाव परीक्षण के लिए, एक पायदान के साथ विशेष नमूने बनाए जाते हैं, जिन्हें बाद में एक पेंडुलम प्रभाव चालक (छवि 3) पर नष्ट कर दिया जाता है। पेंडुलम पाइल ड्राइवर स्केल का उपयोग करके, विनाश पर खर्च किए गए कार्य K को निर्धारित किया जाता है, और इन परीक्षणों के परिणामस्वरूप प्राप्त मुख्य विशेषता की गणना की जाती है - प्रभाव शक्ति। यह नमूने के विनाश के कार्य और उसके क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के अनुपात से निर्धारित होता है और एमजे/एम 2 में मापा जाता है।

प्रभाव शक्ति को निर्दिष्ट करने के लिए, केएस अक्षरों का उपयोग करें और एक तिहाई जोड़ें, जो नमूने पर कट के प्रकार को इंगित करता है: यू, वी, टी। अंकन केसीयू का मतलब यू-जैसे पायदान, केसीवी - के साथ नमूने की प्रभाव शक्ति है एक वी-जैसा नॉच, और केसीटी - एक दरार के साथ, कट के आधार पर बनाया गया। प्रभाव परीक्षणों के दौरान एक नमूने को नष्ट करने के कार्य में दो घटक होते हैं: दरार आरंभ करने का कार्य (एज़) और दरार प्रसार (एआर) का कार्य।

प्रभाव शक्ति का निर्धारण उन धातुओं के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो कम तापमान पर काम करते हैं और ठंडी भंगुरता की प्रवृत्ति प्रदर्शित करते हैं, अर्थात, ऑपरेटिंग तापमान कम होने पर प्रभाव शक्ति में कमी आती है।

चावल। 3. पेंडुलम पाइल ड्राइवर और प्रभाव नमूने की योजना

कम तापमान पर नोकदार नमूनों पर प्रभाव परीक्षण करते समय, ठंडी भंगुरता सीमा निर्धारित की जाती है, जो सामग्री की भंगुर फ्रैक्चर की प्रवृत्ति पर तापमान में कमी के प्रभाव को दर्शाती है। नमनीय से भंगुर फ्रैक्चर में संक्रमण के दौरान, तापमान सीमा में प्रभाव शक्ति में तेज कमी देखी जाती है, जिसे ठंडी भंगुरता की तापमान सीमा कहा जाता है। इस मामले में, फ्रैक्चर की संरचना रेशेदार मैट (नमनीय फ्रैक्चर) से क्रिस्टलीय चमकदार (भंगुर फ्रैक्चर) में बदल जाती है। ठंडी भंगुरता सीमा को एक तापमान सीमा (tb. - txr.) या एक तापमान t50 द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है, जिस पर नमूने के फ्रैक्चर में 50% रेशेदार घटक देखा जाता है या प्रभाव शक्ति का मूल्य आधे से कम हो जाता है।

किसी दिए गए तापमान पर संचालन के लिए किसी सामग्री की उपयुक्तता को चिपचिपाहट के तापमान मार्जिन से आंका जाता है, जो ऑपरेटिंग तापमान और ठंडी भंगुरता के संक्रमण तापमान के बीच अंतर से निर्धारित होता है, और यह जितना बड़ा होता है, सामग्री उतनी ही अधिक विश्वसनीय होती है।

थकान परीक्षण

थकान बार-बार बदलते तनाव के प्रभाव में किसी सामग्री को होने वाली क्षति के क्रमिक संचय की प्रक्रिया है, जो दरारें और विनाश का कारण बनती है। धातु की थकान उसके व्यक्तिगत आयतन (गैर-धातु और गैस समावेशन, संरचनात्मक दोषों के संचय के स्थानों में) में तनाव की एकाग्रता के कारण होती है। किसी धातु की थकान सहने की क्षमता को सहनशक्ति कहा जाता है।

घूमने वाले नमूने को बार-बार मोड़ने के लिए मशीनों पर, एक या दोनों सिरों पर तय किए गए, या तनाव-संपीड़न के परीक्षण के लिए मशीनों पर, या बार-बार-वैकल्पिक मरोड़ के लिए मशीनों पर थकान परीक्षण किए जाते हैं। परीक्षणों के परिणामस्वरूप, सहनशक्ति सीमा निर्धारित की जाती है, जो सामग्री की थकान के प्रतिरोध को दर्शाती है।

थकान सीमा वह अधिकतम तनाव है जिसके अंतर्गत लोडिंग चक्रों की मूल संख्या के बाद थकान विफलता नहीं होती है।

सहनशक्ति सीमा को σ R द्वारा दर्शाया जाता है, जहां R चक्र विषमता गुणांक है।

सहनशक्ति सीमा निर्धारित करने के लिए कम से कम दस नमूनों का परीक्षण किया जाता है। प्रत्येक नमूने का परीक्षण विफलता के केवल एक तनाव या चक्रों की आधार संख्या पर किया जाता है। चक्रों की मूल संख्या कम से कम 107 भार (स्टील के लिए) और 108 (अलौह धातुओं के लिए) होनी चाहिए।

संरचनात्मक ताकत की एक महत्वपूर्ण विशेषता चक्रीय लोडिंग के तहत उत्तरजीविता है, जिसे 0.5...1 मिमी आकार की पहली मैक्रोस्कोपिक थकान दरार की शुरुआत के क्षण से अंतिम विनाश तक एक हिस्से के संचालन की अवधि के रूप में समझा जाता है। उत्पादों की परिचालन विश्वसनीयता के लिए उत्तरजीविता का विशेष महत्व है, जिसका समस्या-मुक्त संचालन शीघ्र पता लगाने और थकान दरारों के आगे के विकास की रोकथाम के माध्यम से बनाए रखा जाता है।

किसी धातु के तन्य परीक्षण में लागू भार (पी) पर नमूने (Δl) के बढ़ाव की निर्भरता की साजिश रचने के साथ एक नमूना खींचना शामिल है, इसके बाद इस आरेख को सशर्त तनाव (σ - ε) के आरेख में पुनर्निर्माण करना शामिल है।

तन्यता परीक्षण उसी GOST के अनुसार किए जाते हैं, और जिन नमूनों पर परीक्षण किए जाते हैं वे निर्धारित किए जाते हैं।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, परीक्षण के दौरान, एक धातु तन्य आरेख का निर्माण किया जाता है। इसके कई विशिष्ट क्षेत्र हैं:

1. धारा OA भार P और बढ़ाव ∆l के बीच आनुपातिकता का एक खंड है। यह वह क्षेत्र है जहां हुक का नियम संरक्षित है। इस आनुपातिकता की खोज रॉबर्ट हुक ने 1670 में की थी और बाद में इसे हुक के नियम के रूप में जाना जाने लगा।
2. ओबी अनुभाग लोचदार विरूपण का एक अनुभाग है। अर्थात्, यदि नमूने पर आरयू से अधिक भार नहीं लगाया जाता है और फिर अनलोड किया जाता है, तो उतारने के दौरान नमूने की विकृति उसी कानून के अनुसार कम हो जाएगी जिसके अनुसार वे लोडिंग के दौरान बढ़े थे

बिंदु बी के ऊपर, तनाव आरेख एक सीधी रेखा से विचलित हो जाता है - विरूपण भार की तुलना में तेजी से बढ़ने लगता है, और आरेख एक वक्रीय रूप धारण कर लेता है। Рт (बिंदु C) के अनुरूप लोड पर, आरेख एक क्षैतिज खंड में चला जाता है। इस स्तर पर, नमूने को भार में वस्तुतः कोई वृद्धि नहीं होने के साथ महत्वपूर्ण स्थायी बढ़ाव प्राप्त होता है। तनाव-विकृति आरेख पर ऐसे खंड के गठन को निरंतर भार के तहत सामग्री के विकृत होने की संपत्ति द्वारा समझाया गया है। इस गुण को सामग्री की तरलता कहा जाता है, और एब्सिस्सा अक्ष के समानांतर तनाव-खिंचाव आरेख के अनुभाग को उपज क्षेत्र कहा जाता है।
कभी-कभी उपज पठार प्रकृति में लहरदार होता है। यह अक्सर प्लास्टिक सामग्री के खिंचाव से संबंधित होता है और इसे इस तथ्य से समझाया जाता है कि पहले अनुभाग का एक स्थानीय पतलापन बनता है, फिर यह पतलापन सामग्री की आसन्न मात्रा में फैलता है और यह प्रक्रिया तब तक विकसित होती है, जब तक कि इसके प्रसार का परिणाम न हो जाए। ऐसी तरंग में, उपज क्षेत्र के अनुरूप एक सामान्य समान बढ़ाव होता है। जब उपज दांत होता है, तो किसी सामग्री के यांत्रिक गुणों का निर्धारण करते समय, ऊपरी और निचली उपज सीमा की अवधारणाएं पेश की जाती हैं।

उपज पठार प्रकट होने के बाद, सामग्री फिर से खिंचाव का विरोध करने की क्षमता प्राप्त कर लेती है और आरेख ऊपर उठ जाता है। बिंदु D पर बल अपने अधिकतम मान Pmax तक पहुँच जाता है। जब बल Pmax तक पहुँच जाता है, तो नमूने पर एक तेज स्थानीय संकुचन दिखाई देता है - एक गर्दन। गर्दन के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र में कमी से भार में गिरावट आती है और आरेख के बिंदु K के अनुरूप क्षण में, नमूना टूट जाता है।

किसी नमूने को फैलाने के लिए लगाया गया भार उस नमूने की ज्यामिति पर निर्भर करता है। क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र जितना बड़ा होगा, नमूने को फैलाने के लिए उतना अधिक भार आवश्यक होगा। इस कारण से, परिणामी मशीन आरेख सामग्री के यांत्रिक गुणों का गुणात्मक मूल्यांकन प्रदान नहीं करता है। नमूना ज्यामिति के प्रभाव को समाप्त करने के लिए, मशीन आरेख को निर्देशांक P को नमूना A0 के मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र और एब्सिस्सा ∆l को lo से विभाजित करके निर्देशांक σ - ε में पुनर्निर्मित किया जाता है। इस प्रकार पुनर्व्यवस्थित आरेख को सशर्त तनाव आरेख कहा जाता है। इस नए आरेख से पहले से ही, सामग्री की यांत्रिक विशेषताओं का निर्धारण किया जाता है।

निम्नलिखित यांत्रिक विशेषताएँ निर्धारित की जाती हैं:

आनुपातिकता सीमा σпз- सबसे बड़ा तनाव जिसके बाद हुक के नियम की वैधता का उल्लंघन होता है σ = Eε, जहां E अनुदैर्ध्य लोच का मापांक है, या पहली तरह की लोच का मापांक है। इस मामले में, E =σ/ε = tanα, यानी मॉड्यूल E, भुज अक्ष पर आरेख के सीधा भाग के झुकाव के कोण का स्पर्शरेखा है

लोचदार सीमा σу- एक निश्चित निर्दिष्ट मूल्य (0.05; 0.001; 0.003; 0.005%) के अवशिष्ट विकृतियों की उपस्थिति के अनुरूप सशर्त तनाव; अवशिष्ट विरूपण के लिए सहनशीलता को सूचकांक में σу पर दर्शाया गया है

उपज ताकत σт- तनाव जिस पर तन्य भार में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना विकृति में वृद्धि होती है

प्रतिष्ठित भी किया सबूत की ताकत- यह सशर्त तनाव है जिस पर अवशिष्ट विरूपण एक निश्चित मूल्य तक पहुंचता है (आमतौर पर नमूने की कामकाजी लंबाई का 0.2%; फिर सशर्त उपज शक्ति को σ0.2 के रूप में दर्शाया जाता है)। σ0.2 का मान, एक नियम के रूप में, उन सामग्रियों के लिए निर्धारित किया जाता है जिनमें आरेख पर पठार या उपज दांत नहीं होता है

धातुओं की विशेषता उच्च लचीलापन, तापीय और विद्युत चालकता है। उनमें एक विशिष्ट धात्विक चमक होती है।

डी.आई. की आवर्त सारणी के लगभग 80 तत्वों में धातुओं के गुण हैं। मेंडेलीव। धातुओं के लिए, साथ ही धातु मिश्र धातुओं के लिए, विशेष रूप से संरचनात्मक लोगों के लिए, यांत्रिक गुणों का बहुत महत्व है, जिनमें मुख्य हैं ताकत, लचीलापन, कठोरता और प्रभाव शक्ति।

बाहरी भार के प्रभाव से ठोस शरीर में तनाव एवं विकृति उत्पन्न हो जाती है। नमूने के मूल क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र से संबंधित।

विकृति -यह बाहरी ताकतों के प्रभाव में या चरण परिवर्तन, सिकुड़न आदि के दौरान शरीर में होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप एक ठोस शरीर के आकार और आकार में परिवर्तन है। विकृति हो सकती है लोचदार(लोड हटने के बाद गायब हो जाता है) और प्लास्टिक(लोड हटा दिए जाने के बाद रहता है)। लगातार बढ़ते भार के साथ, लोचदार विरूपण, एक नियम के रूप में, प्लास्टिक में बदल जाता है, और फिर नमूना ढह जाता है।

भार लगाने की विधि के आधार पर, धातुओं, मिश्र धातुओं और अन्य सामग्रियों के यांत्रिक गुणों के परीक्षण के तरीकों को स्थिर, गतिशील और वैकल्पिक में विभाजित किया जाता है।

ताकत -स्थैतिक, गतिशील या वैकल्पिक भार के तहत विरूपण या विनाश का विरोध करने की धातुओं की क्षमता। स्थैतिक भार के तहत धातुओं की ताकत का परीक्षण तनाव, संपीड़न, झुकने और मरोड़ में किया जाता है। तन्यता परीक्षण अनिवार्य है. गतिशील भार के तहत ताकत का आकलन विशिष्ट प्रभाव शक्ति द्वारा किया जाता है, और वैकल्पिक भार के तहत - थकान शक्ति द्वारा।

ताकत, लोच और लचीलापन निर्धारित करने के लिए, गोल या सपाट नमूनों के रूप में धातुओं का स्थैतिक तनाव के लिए परीक्षण किया जाता है। परीक्षण तन्यता परीक्षण मशीनों पर किए जाते हैं। परीक्षणों के परिणामस्वरूप, एक तन्यता आरेख प्राप्त होता है (चित्र 3.1) . इस आरेख का भुज अक्ष तनाव मान दिखाता है, और कोटि अक्ष नमूने पर लागू तनाव मान दिखाता है।

ग्राफ से पता चलता है कि लागू तनाव चाहे कितना भी छोटा क्यों न हो, यह विकृति का कारण बनता है, और प्रारंभिक विकृतियाँ हमेशा लोचदार होती हैं और उनका परिमाण सीधे तनाव पर निर्भर होता है। आरेख (चित्र 3.1) में दिखाए गए वक्र पर, लोचदार विरूपण की विशेषता रेखा द्वारा होती है ओएऔर इसकी निरंतरता.

चावल। 3.1. तनाव वक्र

मुद्दे से ऊपर एतनाव और खिंचाव के बीच आनुपातिकता का उल्लंघन होता है। तनाव न केवल लोचदार, बल्कि अवशिष्ट, प्लास्टिक विरूपण का कारण बनता है। इसका मान धराशायी रेखा से ठोस वक्र तक क्षैतिज खंड के बराबर है।

बाहरी बल के प्रभाव में लोचदार विरूपण के दौरान, क्रिस्टल जाली में परमाणुओं के बीच की दूरी बदल जाती है। भार को हटाने से वह कारण समाप्त हो जाता है जिसके कारण अंतरपरमाणु दूरी में परिवर्तन हुआ, परमाणु अपने मूल स्थान पर लौट आते हैं और विरूपण गायब हो जाता है।

प्लास्टिक विरूपण एक पूरी तरह से अलग, बहुत अधिक जटिल प्रक्रिया है। प्लास्टिक विरूपण के दौरान, क्रिस्टल का एक हिस्सा दूसरे के सापेक्ष गति करता है। यदि भार हटा दिया जाता है, तो क्रिस्टल का विस्थापित भाग अपने मूल स्थान पर वापस नहीं आएगा; विकृति बनी रहेगी. इन बदलावों का पता माइक्रोस्ट्रक्चरल परीक्षण से चलता है। इसके अलावा, प्लास्टिक विरूपण अनाज के अंदर मोज़ेक ब्लॉकों को कुचलने के साथ होता है, और विरूपण की महत्वपूर्ण डिग्री पर, अनाज के आकार और अंतरिक्ष में उनके स्थान में एक उल्लेखनीय परिवर्तन भी देखा जाता है, और अनाज के बीच खालीपन (छिद्र) दिखाई देते हैं (कभी-कभी अनाज के अंदर)।

निर्भरता का प्रतिनिधित्व किया ओएवी(चित्र 3.1 देखें) बाहरी रूप से लागू वोल्टेज के बीच ( σ ) और इसके कारण होने वाली सापेक्ष विकृति ( ε ) धातुओं के यांत्रिक गुणों की विशेषता बताता है।

· सीधी रेखा ढलान ओएदिखाता है धातु की कठोरता, या इसकी एक विशेषता कि कैसे बाहर से लगाया गया भार अंतरपरमाणु दूरियों को बदलता है, जो, पहले सन्निकटन के अनुसार, अंतरपरमाणु आकर्षण की शक्तियों की विशेषता बताता है;

· सीधी रेखा के झुकाव के कोण की स्पर्श रेखा ओए लोचदार मापांक के समानुपाती (इ), जो संख्यात्मक रूप से सापेक्ष लोचदार विरूपण द्वारा विभाजित तनाव के भागफल के बराबर है:

वोल्टेज, जिसे आनुपातिकता की सीमा कहा जाता है ( σ पीसी), प्लास्टिक विरूपण की उपस्थिति के क्षण से मेल खाती है। विरूपण माप पद्धति जितनी अधिक सटीक होगी, बिंदु उतना ही नीचे होगा ए;

· तकनीकी माप में एक विशेषता कहलाती है नम्य होने की क्षमता (σ 0.2). यह एक तनाव है जो नमूने या उत्पाद की लंबाई या अन्य आकार के 0.2% के बराबर अवशिष्ट विकृति का कारण बनता है;

अधिकतम वोल्टेज ( σ ग) तनाव के दौरान प्राप्त अधिकतम तनाव से मेल खाता है और इसे कहा जाता है अस्थायी प्रतिरोध या तन्यता ताकत .

सामग्री की एक अन्य विशेषता प्लास्टिक विरूपण की मात्रा है जो फ्रैक्चर से पहले होती है और इसे लंबाई (या क्रॉस-सेक्शन) में सापेक्ष परिवर्तन के रूप में परिभाषित किया जाता है - तथाकथित सापेक्ष विस्तार (δ ) या सापेक्ष संकुचन (ψ ), वे धातु की प्लास्टिसिटी की विशेषता बताते हैं। वक्र के नीचे का क्षेत्र ओएवीधातु को नष्ट करने के लिए किए जाने वाले कार्य के आनुपातिक। यह सूचक, विभिन्न तरीकों से (मुख्य रूप से कटे हुए नमूने पर प्रहार करके) निर्धारित किया जाता है श्यानता धातु

जब किसी नमूने को विफलता के बिंदु तक खींचा जाता है, तो लगाए गए बल और नमूने के बढ़ाव के बीच संबंध ग्राफिक रूप से दर्ज किए जाते हैं (चित्र 3.2), जिसके परिणामस्वरूप तथाकथित विरूपण आरेख बनते हैं।

चावल। 3.2. आरेख "बल (तनाव) - बढ़ाव"

जब मिश्र धातु को लोड किया जाता है तो नमूने का विरूपण पहले मैक्रोइलास्टिक होता है, और फिर धीरे-धीरे और असमान भार के तहत अलग-अलग अनाज में प्लास्टिक में बदल जाता है, जो अव्यवस्था तंत्र के माध्यम से कतरनी के माध्यम से होता है। विरूपण के परिणामस्वरूप अव्यवस्थाओं के संचय से धातु मजबूत होती है, लेकिन जब उनका घनत्व महत्वपूर्ण होता है, विशेष रूप से व्यक्तिगत क्षेत्रों में, विनाश के केंद्र उत्पन्न होते हैं, जिससे अंततः संपूर्ण नमूना नष्ट हो जाता है।

तन्य शक्ति का आकलन निम्नलिखित विशेषताओं द्वारा किया जाता है:

1) तन्य शक्ति;

2) आनुपातिकता की सीमा;

3) उपज शक्ति;

4)लोच सीमा;

5) लोचदार मापांक;

6) उपज शक्ति;

7) सापेक्ष बढ़ाव;

8) सापेक्ष एकसमान बढ़ाव;

9) टूटने के बाद सापेक्ष संकुचन।

तन्यता ताकत (तन्य शक्ति या तन्य शक्ति) σ में,सबसे बड़े भार के अनुरूप वोल्टेज है आर वीनमूने के नष्ट होने से पहले:

σ इन = पी इन /एफ 0,

यह विशेषता धातुओं के लिए अनिवार्य है।

आनुपातिकता सीमा (σ पीसी) - यह सशर्त वोल्टेज है आरपीसी, जिस पर विरूपण और भार के बीच पुल की आनुपातिक निर्भरता से विचलन शुरू होता है। यह इसके बराबर है:

σ पीसी = पी पीसी /एफ 0.

मान σ पीसी को kgf/mm 2 या MPa में मापा जाता है .

नम्य होने की क्षमता (σ टी) वोल्टेज है ( आरटी) जिसमें लोड में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना नमूना विकृत (प्रवाहित) हो जाता है। सूत्र द्वारा परिकलित:

σ टी = आरटी / एफ 0 .

इलास्टिक लिमिट (σ 0.05) वह तनाव है जिस पर अवशिष्ट बढ़ाव नमूने के कामकाजी भाग के अनुभाग की लंबाई के 0.05% तक पहुंच जाता है, जो स्ट्रेन गेज के आधार के बराबर है। इलास्टिक लिमिट σ 0.05 की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

σ 0,05 = पी 0,05 /एफ 0 .

लोचदार मापांक (इ) – लोचदार विरूपण की सीमा के भीतर तनाव में वृद्धि और बढ़ाव में संबंधित वृद्धि का अनुपात। यह इसके बराबर है:

ई = पीएल 0 /एल औसत एफ 0 ,

कहाँ ∆Р- भार वृद्धि; एल 0- नमूने की प्रारंभिक अनुमानित लंबाई; मैंने शादी कर ली- बढ़ाव की औसत वृद्धि; एफ 0 – प्रारंभिक पार-अनुभागीय क्षेत्र.

नम्य होने की क्षमता (सशर्त) - तनाव जिस पर अवशिष्ट बढ़ाव उसके कामकाजी हिस्से पर नमूना अनुभाग की लंबाई का 0.2% तक पहुंच जाता है, निर्दिष्ट विशेषता का निर्धारण करते समय बढ़ाव को ध्यान में रखा जाता है।

सूत्र द्वारा परिकलित:

σ 0,2 = पी 0,2 /एफ 0 .

सशर्त उपज शक्ति केवल तभी निर्धारित की जाती है जब तन्य आरेख पर कोई उपज पठार नहीं होता है।

सापेक्ष विस्तार (ब्रेकअप के बाद) - सामग्रियों की प्लास्टिसिटी की विशेषताओं में से एक, विनाश के बाद नमूने की अनुमानित लंबाई में वृद्धि के अनुपात के बराबर ( एल को) प्रारंभिक प्रभावी लंबाई तक ( एल 0) प्रतिशत में:

सापेक्ष एकसमान बढ़ाव (δ р)- टूटने के बाद नमूने के कामकाजी हिस्से में अनुभागों की लंबाई में वृद्धि और परीक्षण से पहले की लंबाई का अनुपात, प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया गया।

टूटने के बाद सापेक्ष संकुचन (ψ ), साथ ही सापेक्ष बढ़ाव, सामग्री की प्लास्टिसिटी की एक विशेषता है। अंतर अनुपात के रूप में परिभाषित एफ 0 और न्यूनतम ( एफ से) प्रारंभिक क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र को नष्ट करने के बाद नमूने का क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र ( एफ 0), प्रतिशत के रूप में व्यक्त:

लोच – विरूपण पैदा करने वाली बाहरी शक्तियों को हटाने के बाद धातुओं का अपना पूर्व आकार बहाल करने का गुण। लोच प्लास्टिसिटी का विपरीत गुण है।

बहुत बार, ताकत निर्धारित करने के लिए, एक सरल, गैर-विनाशकारी, सरलीकृत विधि का उपयोग किया जाता है - कठोरता को मापना।

अंतर्गत कठोरता सामग्री को किसी विदेशी शरीर के उसमें प्रवेश के प्रतिरोध के रूप में समझा जाता है, यानी, वास्तव में, कठोरता विरूपण के प्रतिरोध की भी विशेषता है। कठोरता निर्धारित करने की कई विधियाँ हैं। सबसे आम है ब्रिनेल विधि (चित्र 3.3, ए), जब परीक्षण शरीर पर बल लगाया जाता है आरके व्यास वाली एक गेंद डी. ब्रिनेल कठोरता संख्या (HH) भार है ( आर), प्रिंट की गोलाकार सतह के क्षेत्रफल (व्यास) से विभाजित किया गया है डी).

चावल। 3.3. कठोर परीक्षण:

ए - ब्रिनेल के अनुसार; बी - रॉकवेल के अनुसार; सी - विकर्स के अनुसार

कठोरता मापते समय विकर्स विधि (चित्र 3.3, बी) हीरे का पिरामिड अंदर दबा हुआ है। प्रिंट के विकर्ण को मापकर ( डी), सामग्री की कठोरता (एचवी) का आकलन करें।

कठोरता मापते समय रॉकवेल विधि (चित्र 3.3, सी) इंडेंटर एक हीरे का शंकु (कभी-कभी एक छोटी स्टील की गेंद) होता है। कठोरता संख्या इंडेंटेशन गहराई का व्युत्क्रम है ( एच). तीन पैमाने हैं: ए, बी, सी (तालिका 3.1)।

नरम सामग्री के लिए ब्रिनेल और रॉकवेल बी स्केल विधि का उपयोग किया जाता है, कठोर सामग्री के लिए रॉकवेल सी स्केल विधि और पतली परतों (शीट) के लिए रॉकवेल ए स्केल विधि और विकर्स विधि का उपयोग किया जाता है। कठोरता मापने की वर्णित विधियाँ मिश्र धातु की औसत कठोरता को दर्शाती हैं। मिश्र धातु के व्यक्तिगत संरचनात्मक घटकों की कठोरता को निर्धारित करने के लिए, विरूपण को तेजी से स्थानीयकृत करना आवश्यक है, हीरे के पिरामिड को एक निश्चित स्थान पर दबाएं, जो बहुत छोटे भार के तहत 100 - 400 गुना के आवर्धन पर एक पतले खंड पर पाया जाता है। (1 से 100 जीएफ तक), इसके बाद माइक्रोस्कोप के नीचे इंडेंटेशन के विकर्ण को मापें। परिणामी विशेषता ( एन) कहा जाता है microhardness , और एक निश्चित संरचनात्मक घटक की कठोरता को दर्शाता है।

तालिका 3.1 रॉकवेल विधि का उपयोग करके कठोरता को मापते समय परीक्षण की स्थिति

परीक्षण की स्थितियाँ		पदनाम टी दृढ़ता
आर= 150 किग्रा
जब हीरे के शंकु और भार के साथ परीक्षण किया गया आर= 60 किग्रा
स्टील की गेंद को दबाते समय और लोड करते समय आर= 100 किग्रा

NV मान kgf/mm 2 में मापा जाता है (इस मामले में, इकाइयों को अक्सर इंगित नहीं किया जाता है) या SI में - MPa में (1 kgf/mm 2 = 10 MPa)।

श्यानता – धातुओं की प्रभाव भार का प्रतिरोध करने की क्षमता। श्यानता भंगुरता का विपरीत गुण है। ऑपरेशन के दौरान, कई हिस्से न केवल स्थैतिक भार का अनुभव करते हैं, बल्कि सदमे (गतिशील) भार के अधीन भी होते हैं। उदाहरण के लिए, ऐसे भार का अनुभव रेल जोड़ों पर इंजनों और कारों के पहियों द्वारा किया जाता है।

गतिशील परीक्षणों का मुख्य प्रकार झुकने की स्थिति में नोकदार नमूनों की इम्पैक्ट लोडिंग है। गतिशील प्रभाव लोडिंग पेंडुलम प्रभाव ड्राइवरों (छवि 3.4) पर, साथ ही गिरते भार के साथ की जाती है। इस मामले में, नमूने के विरूपण और विनाश पर खर्च किया गया कार्य निर्धारित किया जाता है।

आमतौर पर, इन परीक्षणों में, नमूने के विरूपण और विनाश पर खर्च किए गए विशिष्ट कार्य का निर्धारण किया जाता है। इसकी गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

केएस =क/ एस 0 ,

कहाँ केएस- विशिष्ट कार्य; को- नमूने के विरूपण और विनाश का कुल कार्य, जे; स 0- चीरा स्थल पर नमूने का क्रॉस-सेक्शन, एम 2 या सेमी 2।

चावल। 3.4. पेंडुलम प्रभाव परीक्षक का उपयोग करके प्रभाव परीक्षण

परीक्षण से पहले सभी प्रकार के नमूनों की चौड़ाई मापी जाती है। यू- और वी-आकार के पायदान के साथ नमूनों की ऊंचाई परीक्षण से पहले मापी जाती है, और परीक्षण के बाद टी-आकार के पायदान के साथ। तदनुसार, फ्रैक्चर विरूपण के विशिष्ट कार्य को केसीयू, केसीवी और केएसटी द्वारा दर्शाया जाता है।

भंगुरता कम तापमान वाली धातुएँ कहलाती हैं ठंडी भंगुरता . प्रभाव शक्ति का मूल्य कमरे के तापमान की तुलना में काफी कम है।

सामग्रियों के यांत्रिक गुणों की एक अन्य विशेषता है थकान शक्ति. कुछ हिस्से (शाफ्ट, कनेक्टिंग रॉड्स, स्प्रिंग्स, स्प्रिंग्स, रेल्स इत्यादि) ऑपरेशन के दौरान भार का अनुभव करते हैं जो परिमाण में या एक साथ परिमाण और दिशा (संकेत) में बदलते हैं। ऐसे वैकल्पिक (कंपन) भार के प्रभाव में, धातु थकने लगती है, इसकी ताकत कम हो जाती है और भाग ढह जाता है। इस घटना को कहा जाता है थका हुआधातु, और परिणामी फ्रैक्चर थकान हैं। ऐसी जानकारियों के लिए आपको जानना जरूरी है सहने की सीमा, वे। अधिकतम तनाव का परिमाण जो एक धातु दी गई संख्या में भार परिवर्तन (चक्र) के लिए विनाश के बिना झेल सकती है ( एन).

प्रतिरोध पहन -घर्षण प्रक्रियाओं के कारण धातुओं के घिसाव का प्रतिरोध। यह एक महत्वपूर्ण विशेषता है, उदाहरण के लिए, संपर्क सामग्रियों के लिए और, विशेष रूप से, विद्युतीकृत परिवहन के वर्तमान कलेक्टर के संपर्क तार और वर्तमान-संग्रहीत तत्वों के लिए। घिसाव में रगड़ने वाली सतह से अलग-अलग कणों को अलग करना शामिल है और यह भाग के ज्यामितीय आयामों या द्रव्यमान में परिवर्तन से निर्धारित होता है।

थकान की ताकत और पहनने का प्रतिरोध संरचनाओं में भागों के स्थायित्व की सबसे संपूर्ण तस्वीर देता है, और कठोरता इन भागों की विश्वसनीयता की विशेषता है।