§ 4. MECHANICAL PROPERTIES
Ang kakayahan ng isang metal na lumaban sa mga panlabas na puwersa ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga mekanikal na katangian. Samakatuwid, kapag pumipili ng isang materyal para sa paggawa ng mga bahagi ng makina, kailangan munang isaalang-alang ang mga mekanikal na katangian nito: lakas, pagkalastiko, kalagkitan, lakas ng epekto, katigasan at pagtitiis. Ang mga pag-aari na ito ay tinutukoy ng mga resulta ng mga pagsubok sa makina, kung saan ang mga metal ay nakalantad sa mga panlabas na puwersa (mga load). Ang mga panlabas na puwersa ay maaaring static, dynamic o cyclic (paulit-ulit na variable). Ang load ay nagdudulot ng stress at deformation sa isang solid.
Boltahe- halaga ng pagkarga sa bawat unit na cross-sectional area ng sample ng pagsubok. pagpapapangit– pagbabago sa hugis at sukat ng isang solidong katawan sa ilalim ng impluwensya ng inilapat na panlabas na puwersa. May mga makunat (compressive), bending, torsion, at shear deformations (Fig. 8). Sa katotohanan, ang isang materyal ay maaaring sumailalim sa isa o higit pang mga uri ng pagpapapangit sa parehong oras.
kanin. 8. Mga uri ng deformation:
a - compression, b - tension, c - torsion, d - shear, e - baluktot
kanin. 9. Stretch Chart:
a - conditional diagram sa P-∆l coordinates, b - conditional stress diagram at true stress diagram
Upang matukoy ang lakas, pagkalastiko at ductility, ang mga metal sa anyo ng mga bilog o flat na sample ay sinusuri para sa static na pag-igting (GOST 1497-73). Isinasagawa ang mga pagsubok sa mga tensile testing machine. Bilang resulta ng mga pagsubok, nakuha ang isang tensile diagram (Larawan 9). Ang abscissa axis ng diagram na ito ay nagpapakita ng mga halaga ng pagpapapangit, at ang ordinate axis ay nagpapakita ng mga load na inilapat sa sample.
Lakas- ang kakayahan ng isang materyal na lumaban sa pagkawasak sa ilalim ng mga karga ay tinasa ng lakas ng makunat at lakas ng ani nito. Ang isang mahalagang tagapagpahiwatig ng lakas ng isang materyal ay ang tiyak na lakas - ang ratio ng lakas ng makunat ng materyal sa density nito. Ang ultimate strength σ in (pansamantalang paglaban) ay ang conditional stress sa Pa (N/m 2), na tumutugma sa pinakamalaking load bago ang pagkasira ng sample: σ in =P max /F 0, kung saan ang P max ay ang pinakamalaking load, N; F 0 - paunang cross-sectional area ng gumaganang bahagi ng sample, m 2. Ang tunay na lakas ng tensile Sk ay ang stress na tinutukoy ng ratio ng load Pk sa sandali ng pagkalagot sa lugar ng pinakamababang cross-section ng sample pagkatapos ng rupture Fk (Sk = Pk / Fk).
Lakas ng ani (pisikal) σ t ay ang pinakamababang stress (sa MPa) kung saan ang sample ay deformed nang walang kapansin-pansing pagtaas ng load: σ t = P t / F 0, kung saan ang P t ay ang load kung saan ang yield plateau ay sinusunod. , N.
Karaniwan, ang mababang-carbon na bakal at tanso lamang ang may yield plateau. Ang ibang mga haluang metal ay walang mga talampas na ani. Para sa mga naturang materyales, ang lakas ng ani (kondisyon) ay tinutukoy, kung saan ang permanenteng pagpahaba ay umabot sa 0.2% ng haba ng disenyo ng sample: σ 0.2 = P 0.2 / F 0.
Pagkalastiko- ang kakayahan ng materyal na ibalik ang orihinal nitong hugis at mga sukat pagkatapos alisin ang load P unit ay tinasa ng proportionality limit σ pc at ang elastic limit σ unit.
Limitasyon sa proporsyonalidadσ pts - stress (MPa), sa itaas kung saan ang proporsyonalidad sa pagitan ng inilapat na stress at ang pagpapapangit ng sample σ pts = P pts / F 0 ay nilabag.
Nababanat na limitasyon(conditional) σ 0.05 ay ang conditional stress sa MPa na tumutugma sa load kung saan ang natitirang deformation ay unang umabot sa 0.05% ng haba ng disenyo ng sample l0: σ 0.05 = P 0.05 / F 0, kung saan P 0, 05 - nababanat na limitasyon load, N.
Plastic, ibig sabihin, ang kakayahan ng isang materyal na kumuha ng isang bagong hugis at sukat sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa nang hindi gumuho, ay nailalarawan sa pamamagitan ng kamag-anak na pagpahaba at kamag-anak na pagpapaliit.
Kamag-anak na extension(pagkatapos ng pagkalagot) δ ay ang ratio ng pagtaas (l hanggang -l 0) ng tinantyang haba ng sample pagkatapos ng pagkalagot sa orihinal nitong tinantyang haba l 0, na ipinahayag bilang isang porsyento: δ=[(l hanggang -l 0) /l 0 ]100%.
Kamag-anak na pagpapaliit(pagkatapos ng rupture) φ ay ang ratio ng pagkakaiba sa pagitan ng inisyal at pinakamababang lugar (F 0 -F hanggang) ng cross-section ng sample pagkatapos ng rupture sa unang area F 0 ng cross-section, na ipinahayag bilang porsyento : φ=[(F 0 -F hanggang)/F 0 ]100%.
Kung mas malaki ang kamag-anak na pagpahaba at mga halaga ng contraction para sa isang materyal, mas ductile ito. Para sa mga malutong na materyales, ang mga halagang ito ay malapit sa zero. Ang kahinaan ng isang materyal na istruktura ay isang negatibong pag-aari.
Lakas ng epekto, ibig sabihin, ang kakayahan ng isang materyal na labanan ang mga dynamic na pagkarga, ay tinukoy bilang ang ratio ng gawaing W (sa MJ) na ginugol sa pagsira ng sample sa cross-sectional area nito F (sa m 2) sa lugar ng paghiwa KS = W /F.
Para sa pagsubok (GOST 9454-78), ang mga espesyal na karaniwang sample ay ginawa sa anyo ng mga parisukat na bloke na may bingaw. Ang sample ay nasubok sa mga driver ng pendulum pile. Ang free-falling pendulum ng pile driver ay tumama sa sample mula sa gilid na tapat ng notch. Kasabay nito, ang gawain ay naitala.
Ang pagpapasiya ng lakas ng epekto ay lalong mahalaga para sa ilang mga metal na gumagana sa mga sub-zero na temperatura at nagpapakita ng posibilidad sa malamig na brittleness. Ang mas mababa ang threshold ng malamig na brittleness, i.e. ang temperatura kung saan ang ductile fracture ng isang materyal ay nagiging malutong, at mas malaki ang reserba ng lagkit ng materyal, mas malaki ang lakas ng epekto ng materyal. Malamig na brittleness - isang pagbaba sa lakas ng epekto sa mababang temperatura.
Paikot na lagkit- ito ang kakayahan ng mga materyales na sumipsip ng enerhiya sa ilalim ng paulit-ulit na variable load. Ang mga materyales na may mataas na cyclic toughness ay mabilis na nagpapahina ng mga vibrations, na kadalasang sanhi ng napaaga na pagkabigo. Halimbawa, ang cast iron, na may mataas na cyclic viscosity, ay sa ilang mga kaso (para sa mga frame at iba pang bahagi ng katawan) ay isang mas mahalagang materyal kaysa sa carbon steel.
Katigasan tawag sa kakayahan ng isang materyal na pigilan ang pagtagos ng isa pang mas solidong katawan dito. Ang mga tool sa pagputol ng metal ay dapat na may mataas na tigas: mga cutter, drill, cutter, pati na rin ang mga bahaging pinatigas sa ibabaw. Ang katigasan ng metal ay tinutukoy ng mga pamamaraan ng Brinell, Rockwell at Vickers (Larawan 10).
Paraan ng Brinell(GOST 9012-59) ay batay sa katotohanan na ang isang matigas na bola ng bakal ay pinindot sa isang patag na ibabaw ng metal sa ilalim ng patuloy na pagkarga. Ang diameter ng bola at ang magnitude ng load ay nakatakda depende sa tigas at kapal ng metal na sinusuri. Ang katigasan ng Brinell ay tinutukoy gamit ang isang TSh hardness tester (ball hardness tester). Ang pagsusulit ay isinasagawa bilang mga sumusunod. Sa ibabaw ng sample na ang katigasan ay kailangang masukat, isang lugar na 3-5 cm 2 ang laki ay nililinis gamit ang isang file o isang nakasasakit na gulong. Ang sample ay inilalagay sa talahanayan ng instrumento at itinaas hanggang sa ito ay madikit sa isang bolang bakal, na naka-mount sa spindle ng instrumento. Ang bigat ay binabaan at pinindot ang bola sa sample ng pagsubok. Ang isang imprint ay nabuo sa ibabaw ng metal. Kung mas malaki ang imprint, mas malambot ang metal.
Ang sukat ng katigasan ng NV ay kinuha bilang ratio ng pag-load sa lugar ng ibabaw ng imprint na may diameter d at lalim na t, na nabuo kapag ang isang bola ng diameter D ay pinindot ng puwersa P (tingnan ang Fig. 10, a).
kanin. 10. Pagtukoy sa katigasan ng metal sa pamamagitan ng mga pamamaraan ng Brinell (a), Rockwell (b) at Vickers (c)
Ang numerical na halaga ng katigasan ay tinutukoy bilang mga sumusunod: sukatin ang diameter ng pag-print gamit ang isang optical magnifying glass (na may mga dibisyon) at gamit ang nakuha na halaga, hanapin ang kaukulang numero ng katigasan sa talahanayan na naka-attach sa GOST.
Ang bentahe ng pamamaraang Brinell ay ang pagiging simple ng pagsubok at ang katumpakan ng mga resultang nakuha. Ang paraan ng Brinell ay hindi inirerekomenda para sa pagsukat ng katigasan ng mga materyales na may HB>450, halimbawa, tumigas na bakal, dahil sa panahon ng pagsukat ang bola ay deformed at ang mga pagbabasa ay baluktot.
Ginagamit para sa pagsubok ng mga solidong materyales Paraan ng Rockwell(GOST 9013-59). Ang isang diamond cone na may tuktok na anggulo na 120° o isang tumigas na bolang bakal na may diameter na 1.59 mm ay pinindot sa sample. Ang katigasan ng Rockwell ay sinusukat sa mga arbitrary na yunit. Ang conventional value ng hardness unit ay tumutugma sa axial movement ng tip sa pamamagitan ng 0.002 mm. Isinasagawa ang pagsubok sa isang TK device. Ang halaga ng katigasan ay tinutukoy ng lalim ng indentation h at binibilang gamit ang indicator dial na naka-install sa device. Sa lahat ng kaso, ang preload P0 ay 100 N.
Kapag sinusuri ang mga metal na may mataas na tigas, ginagamit ang isang diamante na kono at isang kabuuang pagkarga P = P 0 + P 1 = 1500 N. Ang katigasan ay sinusukat sa "C" na sukat at itinalagang HRC.
Kung ang pagsubok ay kukuha ng bolang bakal at kabuuang pagkarga na 1000 N, ang katigasan ay sinusukat sa "B" na sukat at itinalagang HRB.
Kapag sinusuri ang napakatigas o manipis na mga produkto, gumamit ng diamond cone at kabuuang load na 600 N. Ang katigasan ay sinusukat sa "A" na sukat at itinalagang HRA. Isang halimbawa ng pagtatalaga ng hardness ng Rockwell: HRC 50 - hardness 50 sa "C" na sukat.
Kapag tinutukoy ang katigasan sa pamamagitan ng pamamaraan ng Vickers (GOST 2999-75), ang isang tetrahedral diamond pyramid na may tuktok na anggulo ng 136° ay ginagamit bilang isang tip na pinindot sa materyal. Sa panahon ng pagsubok, ang mga naglo-load mula 50 hanggang 1000 N ay ginagamit (mas maliit na mga halaga ng pagkarga ay ginagamit upang matukoy ang katigasan ng mga manipis na produkto at matigas, tumigas na mga layer ng metal). Ang numerical value ng hardness ay tinutukoy bilang mga sumusunod: sukatin ang mga haba ng parehong diagonal ng print pagkatapos alisin ang load at gamit ang isang mikroskopyo at gamit ang resultang arithmetic average na value ng diagonal na haba, hanapin ang katumbas na hardness number sa talahanayan. Ang isang halimbawa ng Vickers hardness designation ay HV 500.
Upang masuri ang katigasan ng mga metal sa maliliit na volume, halimbawa, sa mga butil ng metal o mga bahagi ng istruktura nito, isang paraan ang ginagamit upang matukoy microhardness. Ang dulo (indenter) ng device ay isang diamond tetrahedral pyramid (na may tuktok na anggulo na 136°, kapareho ng sa pyramid sa panahon ng Vickers test). Ang pagkarga sa indenter ay maliit at umaabot sa 0.05-5 N, at ang laki ng indent ay 5-30 microns. Ang pagsubok ay isinasagawa sa isang PMT-3 optical microscope na nilagyan ng mekanismo ng paglo-load. Ang microhardness ay sinusuri ng laki ng indentation diagonal.
Ang pagkapagod ay ang proseso ng unti-unting akumulasyon ng pinsala sa isang materyal sa ilalim ng impluwensya ng paulit-ulit na mga alternating stress, na humahantong sa pagbuo ng mga bitak at pagkasira. Ang pagkapagod ng metal ay sanhi ng konsentrasyon ng stress sa mga indibidwal na volume nito, kung saan mayroong mga non-metallic inclusions, mga bula ng gas, iba't ibang mga lokal na depekto, atbp. Ang isang tipikal na fatigue fracture ay nabuo pagkatapos ng pagkasira ng sample bilang resulta ng paulit-ulit na pag-load (Fig. 11) at binubuo ng dalawang magkaibang sa pamamagitan ng hitsura ng mga bahagi. Ang isang bahagi ng bali 1 na may makinis (pagod) na ibabaw ay nabuo dahil sa alitan ng mga ibabaw sa lugar ng mga bitak na nagmumula sa pagkilos ng paulit-ulit na variable load, ang iba pang bahagi 2 na may butil na bali ay nangyayari sa sandali ng pagkasira ng sample. Ang mga pagsubok sa pagkapagod ay isinasagawa sa mga espesyal na makina. Ang pinakakaraniwang mga makina ay para sa paulit-ulit na alternating na baluktot ng isang umiikot na sample, na naayos sa isa o magkabilang dulo, pati na rin ang mga makina para sa pagsubok ng tensile-compression at paulit-ulit na alternating torsion. Bilang resulta ng mga pagsubok, ang limitasyon ng pagtitiis ay tinutukoy, na nagpapakilala sa paglaban sa pagkapagod.
Ang mga mekanikal na katangian ay nagpapakilala sa paglaban ng isang metal sa pagpapapangit at pagkasira sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang mekanikal (load).
Ang mga pangunahing mekanikal na katangian ay kinabibilangan ng:
Lakas
- kaplastikan
- lakas ng epekto
- tigas
Lakas– ito ang kakayahan ng isang metal na hindi bumagsak sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang mekanikal (load).
Plastic ay ang kakayahan ng isang metal na magbago ng hugis (deform) sa ilalim ng impluwensya ng mga puwersang mekanikal (load) nang walang pagkasira.
Tinutukoy ang kakayahan ng isang metal na makatiis sa epekto (dynamic) na mga puwersang mekanikal (mga pag-load ng shock).
Katigasan ay ang kakayahan ng isang metal na pigilan ang pagtagos ng iba pang mas matitigas na materyales dito.
Mga uri at kondisyon ng mekanikal na pagsubok ng mga metal
Upang matukoy ang mga mekanikal na katangian, ang mga sumusunod na uri ng mga pagsubok ay isinasagawa:
Mga pagsubok sa makunat;
- static na baluktot na mga pagsubok;
- mga pagsubok sa baluktot na epekto;
- pagsukat ng katigasan.
Ang mga kondisyon para sa pagsubok ng mga sample ay kinabibilangan ng: temperatura, uri at katangian ng paglalagay ng load sa mga sample.
Temperatura ng pagsubok:
Normal (+20°C);
- mababa (sa ibaba +20°C, temperatura 0...-60°C);
- mataas (sa itaas +20°C, temperatura +100...+1200°C).
Uri ng load:
| lumalawak | |
| compression | |
| yumuko |  |
| pamamaluktot |  |
| hiwain |  |
Katangian ng aplikasyon ng pagkarga:
Ang pagkarga ay tumataas nang dahan-dahan at maayos o nananatiling pare-pareho - mga static na pagsubok;
- ang load ay inilapat sa mataas na bilis; shock load - mga dynamic na pagsubok;
- maramihang paulit-ulit na variable load; pagbabago ng load sa magnitude o sa magnitude at direksyon (tension at compression) - mga pagsubok sa pagtitiis.
Mga sample ng mekanikal na pagsubok
Ang mga mekanikal na pagsubok ay isinasagawa sa mga karaniwang sample. Ang hugis at sukat ng mga sample ay itinatag depende sa uri ng pagsubok.
Para sa mechanical tensile tests, karaniwang cylindrical (circular cross-section) at flat (rectangular cross-section) sample ang ginagamit. Para sa mga cylindrical na sample, ang mga sample na may diameter dо=10 mm, short lо=5×do = 50 mm at long lо=10×do = 100 mm ang kinukuha bilang mga pangunahing.
Ang mga flat sample ay may kapal na katumbas ng kapal ng sheet, at ang lapad ay nakatakda sa 10, 15, 20 o 30 mm.
Flat sample na walang mga ulo para sa tensile grips
Flat sample na may mga ulo
Ang mga mekanikal na katangian ay tinutukoy ng mga static na pagsubok
Static ay mga pagsubok kung saan ang inilapat na load sa sample ay tumataas nang dahan-dahan at maayos.
Sa mga static na tensile test, ang mga sumusunod na pangunahing mekanikal na katangian ng metal ay tinutukoy:
Lakas ng ani (σ t);
- lakas ng makunat o pansamantalang pagtutol (σ in);
- kamag-anak na pagpahaba (δ);
- kamag-anak na pagpapaliit (ψ).
ay ang stress kung saan ang sample ay deformed nang walang kapansin-pansing pagtaas sa tensile load.
ay ang stress sa pinakamataas na pagkarga bago ang pagkabigo ng sample.
ay ang ratio ng pagtaas sa haba ng sample pagkatapos ng pagkasira sa unang haba nito bago ang pagsubok.
ay ang ratio ng pagbawas sa cross-sectional area ng sample pagkatapos ng pagkasira sa unang lugar nito bago ang pagsubok.
Sa static tensile testing, ang bakal at iba pang plastic na metal ay may yield plateau kapag ang sample ay pinahaba sa ilalim ng pare-parehong load Pm.
Sa pinakamataas na load Pmax, lumilitaw ang isang pagpapaliit ng cross section, ang tinatawag na "leeg," sa isang lugar ng sample. Ang pagkasira ng sample ay nagsisimula sa leeg. Dahil ang cross-section ng sample ay bumababa, ang pagkasira ng sample ay nangyayari sa isang load na mas mababa sa maximum. Sa panahon ng pagsubok, ang mga aparato ay gumuhit ng isang makunat na diagram kung saan tinutukoy ang mga pagkarga. Pagkatapos ng pagsubok, ang mga nawasak na sample ay pinagsama-sama at ang huling haba at diameter ng leeg ay sinusukat. Mula sa mga datos na ito, kinakalkula ang lakas at ductility.
Pagsubok ng mekanikal na epekto
Ang mga dynamic na pagsubok ay ang mga kung saan ang rate ng pagpapapangit ay makabuluhang mas mataas kaysa sa mga static na pagsubok.
Ang dynamic na impact bending test ay nagpapakita ng tendency ng isang metal na sumailalim sa brittle fracture. Ang pamamaraan ay batay sa pagkasira ng isang sample na may bingaw (stress concentrator) na may isang suntok ng isang pendulum pile driver.
Ang pamantayan ay nagbibigay para sa mga sample na may tatlong uri ng mga bingaw:
U-shaped sample na may radius R = 1 mm (paraan ng KCU);
V-shaped sample na may radius R = 0.25 mm (KCV method);
sample I – hugis na may fatigue crack (KST method).
Ang lakas ng epekto ay nauunawaan bilang ang gawain ng epekto na nauugnay sa paunang cross-sectional area ng sample sa lokasyon ng concentrator.
Pagkatapos ng pagsubok, ang epekto ng trabaho na kinakailangan upang sirain ang sample ay tinutukoy gamit ang pendulum pile driver scale. Ang cross-sectional area ng sample ay tinutukoy bago mabigo.
PAGTATAYA NG TIGAS NG MGA METAL
Ang katigasan ay ang pag-aari ng isang metal upang labanan ang plastic deformation sa ibabaw na layer kapag ang isang bola, kono o pyramid ay naka-indent. Ang pagsukat ng katigasan ay simple at mabilis na isagawa at ginagawa nang hindi sinisira ang produkto. Tatlong pamamaraan para sa pagtukoy ng katigasan ay malawakang ginagamit:
Katigasan ng Brinell (unit ng tigas na tinutukoy ng HB);
- Rockwell hardness (hardness unit ay itinalagang HR);
- Vickers hardness (hardness unit ay itinalagang HV).
Ang pagpapasiya ng katigasan ng Brinell ay binubuo ng pagpindot ng bolang bakal na may diameter na D = 10 mm sa sample (produkto) sa ilalim ng impluwensya ng isang load at pagsukat ng indent diameter d pagkatapos alisin ang load.
Ang katigasan ng Brinell ay itinalaga ng mga numero at titik na HB, halimbawa, 180 HB. Kung mas maliit ang diameter ng print, mas mataas ang tigas. Kung mas mataas ang katigasan, mas malaki ang lakas ng metal at mas mababa ang kalagkit. Ang mas malambot na metal, mas mababa ang pag-load sa aparato ay nakatakda. Kaya, kapag tinutukoy ang katigasan ng bakal at cast iron, ang pagkarga ay kinuha na 3000 N, para sa nikel, tanso at aluminyo - 1000 N, para sa tingga at lata - 250 N.
Ang pagpapasiya ng katigasan ng Rockwell ay binubuo ng pagpindot ng tip na may diamante na kono (mga kaliskis A at C) o isang bolang bakal na may diameter na 1.6 mm (sukat B) sa sample ng pagsubok (produkto) sa ilalim ng pagkilos ng sunud-sunod na inilapat na paunang (Po) at pangunahing (P) load at sa lalim ng pagtagos ng tip sa pagsukat (h). Ang katigasan ng Rockwell ay ipinahiwatig ng mga numero at titik na HR na nagpapahiwatig ng sukat. Halimbawa, 60 HRC (hardness 60 sa C scale).
Ang pagtukoy sa katigasan ng Vickers ay binubuo ng pagpindot sa dulo ng brilyante na hugis tulad ng isang regular na tetrahedral pyramid sa sample (produkto) sa ilalim ng impluwensya ng isang load at pagsukat ng diagonal ng indentation d na natitira pagkatapos alisin ang load. Ang pamamaraan ay ginagamit upang matukoy ang tigas ng mga manipis na bahagi at manipis na mga layer ng ibabaw na may mataas na tigas. Ang katigasan ng Vickers ay itinalaga ng mga numero at titik HV, halimbawa, 200 HV.
Mga static na pagsubok sa baluktot
Ang mga teknolohikal na pagsubok para sa static na baluktot ay ginagamit upang matukoy ang kakayahan ng isang metal na tanggapin ang isang liko na ibinigay sa hugis at sukat. Ang mga katulad na pagsubok ay isinasagawa sa mga welded joints.
Ang mga pagsusuri sa liko ay isinasagawa sa mga sample na gawa sa sheet at hugis (rod, square, anggulo, channel, atbp.) na metal. Para sa sheet metal, ang sample na lapad (b) ay kinuha na katumbas ng doble ng kapal (2 t), ngunit hindi bababa sa 10 mm. Ang radius ng mandrel ay ipinahiwatig sa mga teknikal na pagtutukoy.
May tatlong uri ng baluktot:
Yumuko sa isang tiyak na anggulo;
- yumuko sa paligid ng mandrel hanggang sa magkatulad ang mga gilid;
- yumuko nang malapit hanggang sa magkadikit ang mga gilid (flattening).
Ang kawalan ng mga bitak, luha, delamination o fractures sa sample ay isang senyales na ang sample ay nakapasa sa pagsubok.
Ang mga pamamaraan para sa pagtukoy ng mga mekanikal na katangian ng mga metal ay nahahati sa:
- static, kapag ang pagkarga ay tumaas nang dahan-dahan at maayos (tensile, compression, bending, torsion, hardness tests);
- dynamic, kapag ang load ay lumalaki sa mataas na bilis (impact bending tests);
- cyclic, kapag paulit-ulit na nagbabago ang load sa magnitude at direksyon (fatigue tests).
Pagsubok ng makunat
Kapag sinusuri ang tensile strength, ang tensile strength (σ in), yield strength (σ t), relative elongation (δ) at relative contraction (ψ) ay tinutukoy. Isinasagawa ang mga pagsusuri sa mga tensile testing machine gamit ang mga karaniwang sample na may cross-sectional area na Fo at gumagana (kinakalkula) haba lo. Bilang resulta ng mga pagsubok, nakuha ang isang tensile diagram (Larawan 1). Ang abscissa axis ay nagpapahiwatig ng halaga ng deformation, at ang ordinate axis ay nagpapahiwatig ng halaga ng load na inilapat sa sample.
Ang ultimate strength (σ in) ay ang pinakamataas na load na kayang tiisin ng materyal nang walang pagkasira, na nauugnay sa paunang cross-sectional area ng sample (Pmax/Fo).
kanin. 1. Tension diagram
Dapat pansinin na kapag naunat, ang sample ay nagpapahaba, at ang cross-section nito ay patuloy na bumababa. Ang tunay na stress ay natutukoy sa pamamagitan ng paghahati ng load na kumikilos sa isang tiyak na sandali sa lugar na mayroon ang sample sa sandaling iyon. Sa pang-araw-araw na pagsasanay, ang mga tunay na stress ay hindi tinutukoy, ngunit ang mga kondisyon na stress ay ginagamit, sa pag-aakalang ang cross section Fo ng sample ay nananatiling hindi nagbabago.
Ang lakas ng ani (σ t) ay ang pagkarga kung saan nangyayari ang plastic deformation, na nauugnay sa paunang cross-sectional area ng sample (Рт/Fo). Gayunpaman, sa panahon ng tensile tests, karamihan sa mga haluang metal ay walang ani na talampas sa mga diagram. Samakatuwid, ang kondisyon na lakas ng ani (σ 0.2) ay tinutukoy - ang stress kung saan ang isang plastic deformation na 0.2% ay tumutugma. Ang napiling halaga ng 0.2% ay lubos na tumpak na nagpapakilala sa paglipat mula sa nababanat hanggang sa mga deformasyon ng plastik.
Kasama rin sa mga katangian ng materyal ang elastic na limitasyon (σ pr), na nangangahulugang ang stress kung saan ang plastic deformation ay umabot sa isang naibigay na halaga. Karaniwan, ang mga natitirang halaga ng strain na 0.005 ay ginagamit; 0.02; 0.05%. Kaya, σ 0.05 = Ppr / Fo (Ppr ay ang pagkarga kung saan ang natitirang pagpahaba ay 0.05%).
Limitasyon ng proporsyonalidad σ pc = Ppc / Fo (Ppc ang pinakamataas na pagkarga, sa ilalim ng pagkilos kung saan natutugunan pa rin ang batas ni Hooke).
Ang plasticity ay nailalarawan sa pamamagitan ng kamag-anak na pagpahaba (δ) at kamag-anak na pag-urong (ψ):
δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%,
kung saan ang lk ay ang huling haba ng sample; ang lo at Fo ay ang paunang haba at cross-sectional area ng sample; Ang Fk ay ang cross-sectional area sa rupture site.
Para sa mga materyales na mababa ang ductility, mahirap ang mga tensile test, dahil ang mga maliliit na distortion sa panahon ng pag-install ng sample ay nagpapakilala ng isang malaking error sa pagtukoy ng breaking load. Ang mga naturang materyales ay karaniwang sumasailalim sa pagsubok ng baluktot.
Pagsubok sa katigasan
Mga regulasyon:
Ang katigasan ay ang kakayahan ng isang materyal na pigilan ang pagtagos ng isa pa, mas matigas na katawan, isang indenter. Ang katigasan ng materyal ay tinutukoy ng mga pamamaraan ng Brinell, Rockwell, Vickers, at Shore (Larawan 2).
 |
 |
 |
| A | b | V |
kanin. 2. Mga scheme para sa pagtukoy ng katigasan ayon kay Brinell (a), Rockwell (b) at Vickers (c)
Ang katigasan ng Brinell ng isang metal ay ipinahiwatig ng mga titik HB at isang numero. Upang i-convert ang hardness number sa SI system, gamitin ang coefficient K = 9.8 106, kung saan ang Brinell hardness value ay pinarami: HB = HB K, Pa.
Ang pamamaraan ng katigasan ng Brinell ay hindi inirerekomenda para sa paggamit para sa mga bakal na may tigas na higit sa HB 450 at mga non-ferrous na metal na may tigas na higit sa 200 HB.
Para sa iba't ibang materyales, isang ugnayan ang naitatag sa pagitan ng sukdulang lakas (sa MPa) at ang bilang ng katigasan na HB: σ sa ≈ 3.4 HB - para sa mga hot-rolled na carbon steel; σ sa ≈ 4.5 HB - para sa mga haluang tanso, σ sa ≈ 3.5 HB - para sa mga haluang metal.
Ang pagpapasiya ng katigasan sa pamamagitan ng paraan ng Rockwell ay isinasagawa sa pamamagitan ng pagpindot sa isang diamante na kono o bakal na bola sa metal. Ang Rockwell device ay may tatlong kaliskis - A, B, C. Ang diamante cone ay ginagamit upang subukan ang matitigas na materyales (mga kaliskis A at C), at ang bola ay ginagamit upang subukan ang mga malambot na materyales (scale B). Depende sa sukat, ang katigasan ay itinalaga ng mga titik na HRB, HRC, HRA at ipinahayag sa mga espesyal na yunit.
Kapag sinusukat ang katigasan gamit ang paraan ng Vickers, ang isang tetrahedral na diamante na pyramid ay pinindot sa ibabaw ng metal (ginagaling o pinakintab). Ang pamamaraang ito ay ginagamit upang matukoy ang tigas ng mga manipis na bahagi at manipis na mga layer sa ibabaw na may mataas na tigas (halimbawa, pagkatapos ng nitriding). Ang katigasan ng Vickers ay itinalagang HV. Ang conversion ng hardness number HV sa SI system ay isinasagawa katulad ng conversion ng hardness number na HB.
Kapag sinusukat ang katigasan gamit ang Shore method, ang isang bola na may indenter ay nahuhulog sa sample, patayo sa ibabaw nito, at ang katigasan ay tinutukoy ng taas ng rebound ng bola at itinalagang HS.
Paraan ng Kuznetsov-Herbert-Rehbinder - ang katigasan ay tinutukoy ng oras ng pamamasa ng mga oscillations ng isang pendulum, ang suporta kung saan ay ang metal na pinag-aaralan.
Pagsubok sa epekto
Ang lakas ng epekto ay nagpapakilala sa kakayahan ng isang materyal na labanan ang mga dynamic na pagkarga at ang nagresultang tendensya sa malutong na bali. Para sa impact testing, ang mga espesyal na sample na may notch ay ginawa, na pagkatapos ay sisirain sa isang pendulum impact driver (Fig. 3). Gamit ang pendulum pile driver scale, ang gawaing K na ginugol sa pagkawasak ay tinutukoy, at ang pangunahing katangian na nakuha bilang resulta ng mga pagsubok na ito ay kinakalkula - lakas ng epekto. Ito ay tinutukoy ng ratio ng gawain ng pagkasira ng sample sa cross-sectional area nito at sinusukat sa MJ/m 2.
Upang italaga ang lakas ng epekto, gamitin ang mga letrang KS at magdagdag ng pangatlo, na nagsasaad ng uri ng hiwa sa sample: U, V, T. Ang notasyong KCU ay nangangahulugang ang lakas ng epekto ng sample na may tulad-U na notch, KCV - na may isang V-like notch, at KCT - na may crack , na nilikha sa base ng cut. Ang gawain ng pagsira ng isang sample sa panahon ng mga pagsubok sa epekto ay naglalaman ng dalawang bahagi: ang gawain ng pagsisimula ng crack (Az) at ang gawain ng pagpapalaganap ng crack (Ar).
Ang pagtukoy sa lakas ng epekto ay lalong mahalaga para sa mga metal na gumagana sa mababang temperatura at nagpapakita ng pagkahilig sa malamig na brittleness, iyon ay, pagbaba sa lakas ng impact habang bumababa ang operating temperature.
kanin. 3. Scheme ng pendulum pile driver at impact sample
Kapag nagsasagawa ng mga pagsubok sa epekto sa mga bingot na sample sa mababang temperatura, tinutukoy ang threshold ng malamig na brittleness, na nagpapakilala sa epekto ng pagbaba ng temperatura sa pagkahilig ng materyal sa brittle fracture. Sa panahon ng paglipat mula sa ductile hanggang brittle fracture, ang isang matalim na pagbaba sa lakas ng epekto ay sinusunod sa hanay ng temperatura, na tinatawag na threshold ng temperatura ng malamig na brittleness. Sa kasong ito, ang istraktura ng bali ay nagbabago mula sa fibrous matte (ductile fracture) hanggang sa mala-kristal na makintab (brittle fracture). Ang threshold ng malamig na brittleness ay itinalaga ng isang hanay ng temperatura (tb. – txr.) o isang temperatura t50, kung saan ang 50% ng fibrous na bahagi ay sinusunod sa bali ng sample o ang halaga ng lakas ng epekto ay nababawasan ng kalahati.
Ang pagiging angkop ng isang materyal para sa operasyon sa isang naibigay na temperatura ay hinuhusgahan ng margin ng temperatura ng lagkit, na tinutukoy ng pagkakaiba sa pagitan ng temperatura ng operating at ang temperatura ng paglipat ng malamig na brittleness, at kung mas malaki ito, mas maaasahan ang materyal.
Pagsubok sa pagkapagod
Ang pagkapagod ay ang proseso ng unti-unting akumulasyon ng pinsala sa isang materyal sa ilalim ng impluwensya ng paulit-ulit na mga alternating stress, na humahantong sa pagbuo ng mga bitak at pagkasira. Ang pagkapagod ng metal ay sanhi ng konsentrasyon ng stress sa mga indibidwal na volume nito (sa mga lugar ng akumulasyon ng mga non-metallic at gas inclusions, mga depekto sa istruktura). Ang kakayahan ng isang metal na labanan ang pagkapagod ay tinatawag na pagtitiis.
Ang mga pagsubok sa pagkapagod ay isinasagawa sa mga makina para sa paulit-ulit na alternating bending ng isang umiikot na sample, na naayos sa isa o magkabilang dulo, o sa mga makina para sa pagsubok ng tension-compression, o para sa paulit-ulit na alternating torsion. Bilang resulta ng mga pagsubok, ang limitasyon ng pagtitiis ay tinutukoy, na nagpapakilala sa paglaban ng materyal sa pagkapagod.
Ang limitasyon sa pagkapagod ay ang pinakamataas na stress kung saan hindi nangyayari ang pagkabigo sa pagkapagod pagkatapos ng isang pangunahing bilang ng mga ikot ng paglo-load.
Ang limitasyon ng pagtitiis ay tinutukoy ng σ R, kung saan ang R ay ang cycle asymmetry coefficient.
Upang matukoy ang limitasyon ng pagtitiis, hindi bababa sa sampung sample ang sinusuri. Ang bawat ispesimen ay sinusuri sa isang stress hanggang sa pagkabigo lamang o sa isang batayang bilang ng mga cycle. Ang pangunahing bilang ng mga cycle ay dapat na hindi bababa sa 107 load (para sa bakal) at 108 (para sa mga non-ferrous na metal).
Ang isang mahalagang katangian ng structural strength ay ang survivability sa ilalim ng cyclic loading, na nauunawaan bilang ang tagal ng operasyon ng isang bahagi mula sa sandali ng pagsisimula ng unang macroscopic fatigue crack na 0.5...1 mm ang laki hanggang sa huling pagkasira. Ang kaligtasan ng buhay ay partikular na kahalagahan para sa pagiging maaasahan ng pagpapatakbo ng mga produkto, ang operasyon na walang problema na kung saan ay pinananatili sa pamamagitan ng maagang pagtuklas at pag-iwas sa karagdagang pag-unlad ng mga bitak sa pagkapagod.
Ang tensile testing ng isang metal ay binubuo ng pag-stretch ng sample na may paglalagay ng dependence ng elongation ng sample (Δl) sa inilapat na load (P), na sinusundan ng muling pagtatayo ng diagram na ito sa isang diagram ng conditional stresses (σ - ε)
Ang mga tensile test ay isinasagawa ayon sa parehong GOST, at ang mga sample kung saan isinasagawa ang mga pagsubok ay tinutukoy.
Tulad ng nabanggit sa itaas, sa panahon ng pagsubok, ang isang metal tensile diagram ay itinayo. Ito ay may ilang mga katangian na lugar:
- Ang Seksyon OA ay isang seksyon ng proporsyonalidad sa pagitan ng load P at elongation ∆l. Ito ang lugar kung saan pinapanatili ang batas ni Hooke. Ang proporsyonalidad na ito ay natuklasan ni Robert Hooke noong 1670 at kalaunan ay nakilala bilang batas ni Hooke.
- Ang seksyon ng OB ay isang seksyon ng nababanat na pagpapapangit. Iyon ay, kung ang isang pag-load na hindi lalampas sa Ru ay inilapat sa sample at pagkatapos ay ibinaba, pagkatapos ay sa panahon ng pagbabawas ng pagpapapangit ng sample ay bababa ayon sa parehong batas ayon sa kung saan sila ay tumaas sa panahon ng paglo-load.
Sa itaas ng punto B, ang diagram ng pag-igting ay lumihis mula sa isang tuwid na linya - ang pagpapapangit ay nagsisimulang lumaki nang mas mabilis kaysa sa pag-load, at ang diagram ay tumatagal sa isang curvilinear na hitsura. Sa isang load na tumutugma sa Рт (point C), ang diagram ay napupunta sa isang pahalang na seksyon. Sa yugtong ito, ang sample ay tumatanggap ng makabuluhang permanenteng pagpahaba na halos walang pagtaas sa pagkarga. Ang pagbuo ng naturang seksyon sa diagram ng stress-strain ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pag-aari ng materyal na mag-deform sa ilalim ng patuloy na pagkarga. Ang ari-arian na ito ay tinatawag na pagkalikido ng materyal, at ang seksyon ng stress-strain diagram na kahanay sa abscissa axis ay tinatawag na lugar ng ani. 
Minsan ang yield plateau ay kulot sa kalikasan. Ito ay mas madalas na may kinalaman sa pag-uunat ng mga plastik na materyales at ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na una ang isang lokal na pagnipis ng seksyon ay nabuo, pagkatapos ang pagnipis na ito ay kumakalat sa katabing dami ng materyal at ang prosesong ito ay bubuo hanggang, bilang resulta ng pagpapalaganap ng tulad ng isang alon, ang isang pangkalahatang unipormeng pagpahaba ay nangyayari, na naaayon sa lugar ng ani. Kapag mayroong isang ngipin ng ani, kapag tinutukoy ang mga mekanikal na katangian ng isang materyal, ang mga konsepto ng itaas at mas mababang mga limitasyon ng ani ay ipinakilala.
Matapos lumitaw ang talampas ng ani, ang materyal ay muling nakakakuha ng kakayahang pigilan ang pag-uunat at ang diagram ay tumaas. Sa puntong D ang puwersa ay umabot sa pinakamataas na halaga nito na Pmax. Kapag naabot ang puwersa ng Pmax, lumilitaw ang isang matalim na lokal na pagpapaliit sa sample - isang leeg. Ang pagbawas sa cross-sectional area ng leeg ay nagdudulot ng pagbaba sa load at sa sandaling tumutugma sa point K ng diagram, ang sample ay pumutok.
Ang inilapat na pagkarga upang mabatak ang isang ispesimen ay nakasalalay sa geometry ng ispesimen na iyon. Kung mas malaki ang cross-sectional area, mas mataas ang load na kinakailangan upang mabatak ang sample. Para sa kadahilanang ito, ang resultang machine diagram ay hindi nagbibigay ng isang husay na pagtatasa ng mga mekanikal na katangian ng materyal. Upang maalis ang impluwensya ng sample geometry, ang diagram ng makina ay muling itinayo sa mga coordinate σ − ε sa pamamagitan ng paghahati ng ordinate P sa orihinal na cross-sectional area ng sample A0 at ang abscissa ∆l sa lo. Ang diagram na muling inayos sa ganitong paraan ay tinatawag na conditional stress diagram. Mula na sa bagong diagram na ito, ang mga mekanikal na katangian ng materyal ay tinutukoy.
Ang mga sumusunod na mekanikal na katangian ay tinutukoy:
Limitasyon sa proporsyonalidad σпз– ang pinakamalaking diin pagkatapos ay nilabag ang bisa ng batas ni Hooke σ = Eε, kung saan ang E ay ang modulus ng longitudinal elasticity, o ang modulus ng elasticity ng unang uri. Sa kasong ito, E =σ/ε = tanα, ibig sabihin, ang module E ay ang padaplis ng anggulo ng pagkahilig ng rectilinear na bahagi ng diagram sa abscissa axis 
Nababanat na limitasyon σу- conditional stress na naaayon sa hitsura ng mga natitirang deformation ng isang tiyak na halaga (0.05; 0.001; 0.003; 0.005%); ang pagpapaubaya para sa natitirang pagpapapangit ay ipinahiwatig sa index sa σу 
Lakas ng ani σт– stress kung saan ang pagtaas ng deformation ay nangyayari nang walang kapansin-pansing pagtaas sa tensile load
Nakikilala din lakas ng patunay- ito ang conditional stress kung saan ang natitirang deformation ay umabot sa isang tiyak na halaga (karaniwan ay 0.2% ng working length ng sample; pagkatapos ay ang conditional yield strength ay tinutukoy bilang σ0.2). Ang halaga ng σ0.2 ay tinutukoy, bilang panuntunan, para sa mga materyales na walang talampas o nagbubunga ng ngipin sa diagram
Ang mga metal ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na ductility, thermal at electrical conductivity. Mayroon silang katangian na kinang ng metal.
Mga 80 elemento ng periodic table ng D.I. Mendeleev. Para sa mga metal, pati na rin para sa mga haluang metal, lalo na sa mga istruktura, ang mga mekanikal na katangian ay napakahalaga, ang mga pangunahing ay lakas, kalagkitan, tigas at lakas ng epekto.
Sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na pag-load, ang stress at pagpapapangit ay lumitaw sa isang solidong katawan. nauugnay sa orihinal na cross-sectional area ng sample.
pagpapapangit - ito ay isang pagbabago sa hugis at sukat ng isang solidong katawan sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na puwersa o bilang isang resulta ng mga pisikal na proseso na nagaganap sa katawan sa panahon ng mga pagbabagong bahagi, pag-urong, atbp. Maaaring ang pagpapapangit nababanat(nawawala pagkatapos maalis ang load) at plastik(nananatili pagkatapos maalis ang load). Sa patuloy na pagtaas ng pagkarga, ang nababanat na pagpapapangit, bilang panuntunan, ay nagiging plastik, at pagkatapos ay bumagsak ang sample.
Depende sa paraan ng pag-aaplay ng pagkarga, ang mga pamamaraan para sa pagsubok ng mga mekanikal na katangian ng mga metal, haluang metal at iba pang mga materyales ay nahahati sa static, dynamic at alternating.
Lakas - ang kakayahan ng mga metal na labanan ang pagpapapangit o pagkasira sa ilalim ng static, dynamic o alternating load. Ang lakas ng mga metal sa ilalim ng mga static na pagkarga ay nasubok sa pag-igting, compression, baluktot at pamamaluktot. Ang tensile testing ay sapilitan. Ang lakas sa ilalim ng mga dynamic na pagkarga ay sinusuri sa pamamagitan ng tiyak na lakas ng epekto, at sa ilalim ng mga alternating load - sa pamamagitan ng lakas ng pagkapagod.
Upang matukoy ang lakas, pagkalastiko at ductility, ang mga metal sa anyo ng mga bilog o flat na sample ay sinusuri para sa static na pag-igting. Isinasagawa ang mga pagsubok sa mga tensile testing machine. Bilang resulta ng mga pagsubok, nakuha ang isang tensile diagram (Larawan 3.1) . Ang abscissa axis ng diagram na ito ay nagpapakita ng mga halaga ng strain, at ang ordinate axis ay nagpapakita ng mga halaga ng stress na inilapat sa sample.
Ipinapakita ng graph na gaano man kaliit ang inilapat na stress, nagdudulot ito ng deformation, at ang mga paunang deformation ay palaging nababanat at ang kanilang magnitude ay direktang nakadepende sa stress. Sa curve na ipinapakita sa diagram (Larawan 3.1), ang nababanat na pagpapapangit ay nailalarawan sa pamamagitan ng linya OA at ang pagpapatuloy nito.
kanin. 3.1. Strain curve
Sa itaas ng punto A ang proporsyonalidad sa pagitan ng stress at strain ay nilabag. Ang stress ay nagdudulot hindi lamang nababanat, kundi pati na rin ang natitirang, plastic deformation. Ang halaga nito ay katumbas ng pahalang na segment mula sa dashed line hanggang sa solid curve.
Sa panahon ng nababanat na pagpapapangit sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas na puwersa, ang distansya sa pagitan ng mga atomo sa kristal na sala-sala ay nagbabago. Ang pag-alis ng load ay nag-aalis ng dahilan na nagdulot ng pagbabago sa interatomic na distansya, ang mga atomo ay bumalik sa kanilang orihinal na mga lugar at ang pagpapapangit ay nawala.
Ang plastic deformation ay isang ganap na naiiba, mas kumplikadong proseso. Sa panahon ng plastic deformation, ang isang bahagi ng kristal ay gumagalaw na may kaugnayan sa isa pa. Kung aalisin ang load, ang displaced na bahagi ng kristal ay hindi babalik sa orihinal nitong lokasyon; magpapatuloy ang pagpapapangit. Ang mga pagbabagong ito ay ipinahayag sa pamamagitan ng pagsusuri sa microstructural. Bilang karagdagan, ang plastic deformation ay sinamahan ng pagdurog ng mga bloke ng mosaic sa loob ng mga butil, at sa makabuluhang antas ng pagpapapangit, ang isang kapansin-pansing pagbabago sa hugis ng mga butil at ang kanilang lokasyon sa espasyo ay sinusunod din, at ang mga void (pores) ay lumilitaw sa pagitan ng mga butil. (minsan sa loob ng butil).
Kinakatawan na dependency OAV(tingnan ang Fig. 3.1) sa pagitan ng panlabas na inilapat na boltahe ( σ ) at ang kamag-anak na pagpapapangit na dulot nito ( ε ) ay nagpapakilala sa mga mekanikal na katangian ng mga metal.
· tuwid na linya slope OA mga palabas katigasan ng metal, o isang katangian kung paano ang isang load na inilapat mula sa labas ay nagbabago ng mga interatomic na distansya, na, sa unang pagtataya, ay nagpapakilala sa mga puwersa ng interatomic na atraksyon;
· padaplis ng anggulo ng pagkahilig ng tuwid na linya OA proporsyonal sa elastic modulus (E), na ayon sa bilang ay katumbas ng quotient ng stress na hinati ng relatibong elastic deformation:
boltahe, na tinatawag na limitasyon ng proporsyonalidad ( σ pc), tumutugma sa sandali ng paglitaw ng plastic deformation. Ang mas tumpak na paraan ng pagsukat ng pagpapapangit, mas mababa ang punto A;
· sa mga teknikal na sukat ay tinatawag na katangian lakas ng ani (σ 0.2). Isa itong stress na nagdudulot ng natitirang deformation na katumbas ng 0.2% ng haba o iba pang laki ng sample o produkto;
maximum na boltahe ( σ c) tumutugma sa pinakamataas na stress na nakamit sa panahon ng pag-igting at tinatawag pansamantalang pagtutol o lakas ng makunat .
Ang isa pang katangian ng materyal ay ang dami ng plastic deformation na nauuna sa bali at tinukoy bilang isang kamag-anak na pagbabago sa haba (o cross-section) - ang tinatawag na kamag-anak na extension (δ ) o kamag-anak na pagpapaliit (ψ ), nailalarawan nila ang plasticity ng metal. Lugar sa ilalim ng kurba OAV proporsyonal sa gawaing dapat gastusin upang sirain ang metal. Ang tagapagpahiwatig na ito, na tinutukoy sa iba't ibang paraan (pangunahin sa pamamagitan ng pag-strike ng isang cut sample), ay nagpapakilala lagkit metal
Kapag ang isang sample ay nakaunat hanggang sa punto ng pagkabigo, ang mga relasyon sa pagitan ng inilapat na puwersa at ang pagpahaba ng sample ay naitala sa graphically (Larawan 3.2), na nagreresulta sa tinatawag na mga diagram ng pagpapapangit.
kanin. 3.2. Diagram "force (tension) - pagpahaba"
Ang pagpapapangit ng sample kapag ang haluang metal ay na-load ay unang macroelastic, at pagkatapos ay unti-unti at sa iba't ibang mga butil sa ilalim ng hindi pantay na mga pagkarga ay nagiging plastik, na nagaganap sa pamamagitan ng paggugupit sa pamamagitan ng mekanismo ng dislokasyon. Ang akumulasyon ng mga dislokasyon bilang resulta ng pagpapapangit ay humahantong sa pagpapalakas ng metal, ngunit kapag ang kanilang density ay makabuluhan, lalo na sa mga indibidwal na lugar, ang mga sentro ng pagkawasak ay bumangon, sa huli ay humahantong sa kumpletong pagkawasak ng sample sa kabuuan.
Ang lakas sa panahon ng tensile testing ay tinasa ng mga sumusunod na katangian:
1) lakas ng makunat;
2) ang limitasyon ng proporsyonalidad;
3) lakas ng ani;
4) nababanat na limitasyon;
5) nababanat na modulus;
6) lakas ng ani;
7) kamag-anak na pagpahaba;
8) kamag-anak na pare-parehong pagpahaba;
9) kamag-anak na pagpapaliit pagkatapos ng pagkalagot.
lakas ng makunat (lakas ng makunat o lakas ng makunat) σ sa, ay ang boltahe na naaayon sa pinakamalaking pagkarga R V bago ang pagkasira ng sample:
σ sa = P sa /F 0,
Ang katangiang ito ay ipinag-uutos para sa mga metal.
Limitasyon sa proporsyonalidad (σ pc) – ito ang conditional boltahe R pc, kung saan nagsisimula ang paglihis mula sa proporsyonal na pag-asa ng tulay sa pagitan ng pagpapapangit at pagkarga. Ito ay katumbas ng:
σ pc = P pc /F 0.
Mga halaga σ pc ay sinusukat sa kgf/mm 2 o sa MPa .
lakas ng ani (σ t) ay ang boltahe ( R T) kung saan ang sample ay nagde-deform (dumaloy) nang walang kapansin-pansing pagtaas ng load. Kinakalkula ng formula:
σ t = R T / F 0 .
Nababanat na limitasyon (σ 0.05) ay ang stress kung saan ang natitirang pagpahaba ay umabot sa 0.05% ng haba ng seksyon ng gumaganang bahagi ng sample, katumbas ng base ng strain gauge. Nababanat na limitasyon σ 0.05 ay kinakalkula gamit ang formula:
σ 0,05 = P 0,05 /F 0 .
Elastic modulus (E) – ang ratio ng pagtaas ng stress sa katumbas na pagtaas sa pagpahaba sa loob ng mga limitasyon ng elastic deformation. Ito ay katumbas ng:
E = Pl 0 /l avg F 0 ,
saan ∆Р- pagtaas ng pagkarga; l 0– paunang tinantyang haba ng sample; ikinasal ako- average na pagtaas ng pagpahaba; F 0 – paunang cross-sectional area.
lakas ng ani
(may kondisyon)
- stress kung saan ang natitirang pagpahaba ay umabot sa 0.2% ng haba ng seksyon ng sample sa bahagi ng pagtatrabaho nito, ang pagpahaba nito ay isinasaalang-alang kapag tinutukoy ang tinukoy na katangian.
Kinakalkula ng formula:
σ 0,2 = P 0,2 /F 0 .
Ang conditional yield strength ay tinutukoy lamang kung walang yield plateau sa tensile diagram.
Kamag-anak na extension (pagkatapos ng breakup) – isa sa mga katangian ng plasticity ng mga materyales, katumbas ng ratio ng pagtaas sa kinakalkula na haba ng sample pagkatapos ng pagkawasak ( l sa) sa unang epektibong haba ( l 0) sa mga porsyento:
Kamag-anak na pare-parehong pagpahaba (δ р)– ang ratio ng pagtaas sa haba ng mga seksyon sa gumaganang bahagi ng sample pagkatapos ng pagkalagot sa haba bago ang pagsubok, na ipinahayag bilang isang porsyento.
Kamag-anak na pagpapaliit pagkatapos ng pagkalagot (ψ ), pati na rin ang kamag-anak na pagpahaba, ay isang katangian ng plasticity ng materyal. Tinukoy bilang ratio ng pagkakaiba F 0 at pinakamababa ( F sa) cross-sectional area ng sample pagkatapos ng pagkasira sa paunang cross-sectional area ( F 0), ipinahayag bilang isang porsyento:
Pagkalastiko – ang pag-aari ng mga metal upang maibalik ang kanilang dating hugis pagkatapos alisin ang mga panlabas na puwersa na nagdudulot ng pagpapapangit. Ang pagkalastiko ay ang kabaligtaran ng pag-aari ng plasticity.
Kadalasan, upang matukoy ang lakas, isang simple, hindi mapanirang, pinasimple na paraan ang ginagamit - pagsukat ng katigasan.
Sa ilalim tigas Ang materyal ay nauunawaan bilang paglaban sa pagtagos ng isang banyagang katawan dito, ibig sabihin, sa katunayan, ang katigasan ay nagpapakilala rin ng paglaban sa pagpapapangit. Mayroong maraming mga pamamaraan para sa pagtukoy ng katigasan. Ang pinakakaraniwan ay Paraan ng Brinell (Larawan 3.3, a), kapag ang katawan ng pagsubok ay sumailalim sa puwersa R isang bola na may diameter na D. Ang Brinell hardness number (HH) ay ang load ( R), hinati sa lugar ng spherical surface ng print (diameter d).
kanin. 3.3. Pagsubok sa katigasan:
a – ayon kay Brinell; b – ayon kay Rockwell; c – ayon kay Vickers
Kapag sinusukat ang katigasan Paraan ng Vickers (Larawan 3.3, b) ang diamond pyramid ay pinindot. Sa pamamagitan ng pagsukat sa dayagonal ng print ( d), hatulan ang tigas (HV) ng materyal.
Kapag sinusukat ang katigasan Paraan ng Rockwell (Larawan 3.3, c) ang indenter ay isang brilyante na kono (kung minsan ay isang maliit na bolang bakal). Ang numero ng katigasan ay ang kapalit ng lalim ng indentation ( h). May tatlong sukat: A, B, C (Talahanayan 3.1).
|
|
Ginagamit ang Brinell at Rockwell B scale method para sa malalambot na materyales, Rockwell C scale method para sa hard materials, at Rockwell A scale method at Vickers method para sa manipis na layers (sheets). Ang inilarawan na mga pamamaraan para sa pagsukat ng katigasan ay nagpapakilala sa average na tigas ng haluang metal. Upang matukoy ang katigasan ng mga indibidwal na bahagi ng istruktura ng haluang metal, kinakailangan upang mai-localize nang husto ang deformation, pindutin ang diamond pyramid sa isang tiyak na lugar, na matatagpuan sa isang manipis na seksyon sa isang magnification ng 100 - 400 beses sa ilalim ng napakaliit na pagkarga. (mula 1 hanggang 100 gf), na sinusundan ng pagsukat ng diagonal ng indentation sa ilalim ng mikroskopyo . Ang resultang katangian ( N) ay tinatawag na microhardness , at nailalarawan ang tigas ng isang tiyak na bahagi ng istruktura.
Talahanayan 3.1 Subukan ang mga kondisyon kapag sinusukat ang katigasan gamit ang Rockwell method
|
Mga kondisyon ng pagsubok |
Pagtatalaga t katatagan |
|
|
R= 150 kgf |
||
|
Kapag sinubukan ng diamond cone at load R= 60 kgf |
||
|
Kapag pinindot ang bakal na bola at naglo-load R= 100 kgf |
Ang halaga ng NV ay sinusukat sa kgf/mm 2 (sa kasong ito, ang mga yunit ay madalas na hindi ipinahiwatig) o sa SI - sa MPa (1 kgf/mm 2 = 10 MPa).
Lagkit – ang kakayahan ng mga metal na lumaban sa mga impact load. Ang lagkit ay ang kabaligtaran ng pag-aari ng brittleness. Sa panahon ng operasyon, maraming bahagi ang nakakaranas hindi lamang ng mga static load, ngunit napapailalim din sa shock (dynamic) load. Halimbawa, ang mga naturang pagkarga ay nararanasan ng mga gulong ng mga lokomotibo at mga kotse sa mga kasukasuan ng tren.
Ang pangunahing uri ng mga dynamic na pagsubok ay ang pag-load ng epekto ng mga bingot na sample sa ilalim ng mga baluktot na kondisyon. Ang dinamikong pag-load ng epekto ay isinasagawa sa mga driver ng epekto ng pendulum (Larawan 3.4), pati na rin sa isang bumabagsak na pagkarga. Sa kasong ito, ang trabaho na ginugol sa pagpapapangit at pagkasira ng sample ay tinutukoy.
Karaniwan, sa mga pagsubok na ito, ang tiyak na trabaho na ginugol sa pagpapapangit at pagkasira ng sample ay tinutukoy. Kinakalkula ito gamit ang formula:
KS =K/ S 0 ,
saan KS- tiyak na gawain; SA– kabuuang gawain ng pagpapapangit at pagkasira ng sample, J; S 0– cross-section ng sample sa lugar ng paghiwa, m 2 o cm 2.
kanin. 3.4. Impact testing gamit ang pendulum impact tester
Ang lapad ng lahat ng uri ng mga ispesimen ay sinusukat bago ang pagsubok. Ang taas ng mga sample na may hugis-U at V na bingaw ay sinusukat bago ang pagsubok, at may hugis-T na bingaw pagkatapos ng pagsubok. Alinsunod dito, ang tiyak na gawain ng deformation ng bali ay tinutukoy ng KCU, KCV at KST.
Karupukan metal sa mababang temperatura ay tinatawag malamig na brittleness . Ang halaga ng lakas ng epekto ay makabuluhang mas mababa kaysa sa temperatura ng silid.
Ang isa pang katangian ng mga mekanikal na katangian ng mga materyales ay lakas ng pagod. Ang ilang bahagi (shafts, connecting rods, springs, springs, rails, atbp.) sa panahon ng operasyon ay nakakaranas ng mga load na nagbabago sa magnitude o sabay-sabay sa magnitude at direksyon (sign). Sa ilalim ng impluwensya ng naturang alternating (vibration) load, ang metal ay tila napapagod, ang lakas nito ay bumababa at ang bahagi ay bumagsak. Ang kababalaghang ito ay tinatawag pagkapagod metal, at ang mga nagresultang bali ay pagkapagod. Para sa mga ganitong detalye kailangan mong malaman limitasyon ng pagtitiis, mga. ang laki ng pinakamataas na stress na kayang tiisin ng isang metal nang walang pagkasira para sa isang naibigay na bilang ng mga pagbabago sa pagkarga (cycle) ( N).
Panlaban sa pagsusuot - paglaban ng mga metal na isusuot dahil sa mga proseso ng friction. Ito ay isang mahalagang katangian, halimbawa, para sa mga materyales sa pakikipag-ugnay at, sa partikular, para sa contact wire at kasalukuyang mga elemento ng pagkolekta ng kasalukuyang kolektor ng nakoryenteng transportasyon. Ang wear ay binubuo ng paghihiwalay ng mga indibidwal na particle mula sa rubbing surface at tinutukoy ng mga pagbabago sa geometric na sukat o masa ng bahagi.
Ang lakas ng pagkapagod at paglaban sa pagsusuot ay nagbibigay ng pinaka kumpletong larawan ng tibay ng mga bahagi sa mga istruktura, at ang katigasan ay nagpapakilala sa pagiging maaasahan ng mga bahaging ito.
