Новые конструкционные материалы. Спецматериаловедение: Лабораторный практикум, страница 3

Теоретическая часть и описание экспериментальной установки.

К механическим свойствам материала относится прочность, характеризующая сопротивление материала деформации и разрушению, и пластичность, характеризующая способность материала к остаточной деформации без разрушения. Прочностные и пластические характеристики конструкционных материалов определяются при статических испытаниях на растяжение, при которых прилагаемая нагрузка возрастает медленно и плавно.

При этих испытаниях применяют образцы цилиндрические или плоские с прямоугольным поперечным сечением (рисунок 1).

Машины для испытания на растяжение имеют приспособление, которое автоматически вычерчивают диаграмму зависимости между нагрузкой Р приложенной к образцу, и полученным удлинением L. На рис. 2 представлен ряд диаграмм, относящихся к углеродистой стали при различном процентном содержании углерода. На этих диаграммах видно, что увеличение содержания углерода повышает сопротивление разрыву стали, но одновременно с этим удлинение при разрыве падает, т.е. сталь с высоким содержанием углерода является менее пластичной.

На диаграмме растяжения, рис. 3, по вертикальной оси отложены величины нагрузок Р, Н, а по горизонтальной оси – величины абсолютных удлинений образца L, мм.

Как видно на диаграмме до точки А (Р_пц) удлинение прямо пропорционально нагрузкам. Нагрузка, соответствующая точке Р_пц, называется нагрузкой предела пропорциональности. Тангенс угла наклона прямой ОА к оси абсцисс характеризует модуль упругости Е материала, определяющий жесткость материала. Физический смысл модуля упругости заключается в том, что он характеризует сопротивляемость металла упругой деформации, т.е. смещению атомов из положения равновесия в кристаллической решетке и определяется силами межатомной связи.

При дальнейшем повышении нагрузки происходит нарушение пропорциональности между напряжением и удлинением в результате возникновения остаточных удлинений. Выше Р_пц начинается значительное отклонение кривой, которая затем переходит в горизонтальную линию, что характеризует увеличение удлинения образца без возрастания нагрузки. Материал как бы течет, поэтому нагрузка, соответствующая горизонтальному участку БВ на кривой, называется нагрузкой Р_к соответствующей физическому пределу текучести. Если при растяжении образца не образуется горизонтальной площадки, то за нагрузку Р соответствующую условному пределу текучести, принимают ту нагрузку, которая вызывает остаточное удлинение, равное 0,2% расчетной длины образца.