Основные обозначения.

1.Цель и задачи выполнения лабораторной работы.

Цель данной работы - получить умения и навыки в определении механических свойств металла по ГОСТ 1497-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение».

Задачи выполнения лабораторной работы:

1. Провести испытание на растяжение с записью диаграммы растяжения;

2. Определить относительное равномерное удлинение, относительное удлинение после разрыва, относительное сужение поперечного сечения после разрыва, физический предел текучести, временное сопротивление;

3. Построить диаграмму условных напряжений;

4. Построить кривые упрочнения первого и второго рода и проверить их свойства; аппроксимировать кривую упрочнения первого рода степенной зависимостью;

5. Построить диаграмму деформирования и аппроксимировать её экспоненциальной зависимостью;

6. Построить зависимость модуля от интенсивной деформации.

2. Оборудование для проведения испытаний, измерительный инструмент, образцы.

Оборудование для проведения испытаний. Была применена разрывная машина с максимальным усилием 100-200 кН. Диаграммное устройство машины должно обеспечивать запись диаграммы растяжения с масштабом по ос деформаций (10:1)-(20:1).

Измерительный инструмент. Штангенциркуль по ГОСТ 166-89 (ИСО 3599-76) с пределом измерений 0-150 мм и микрометр по ГОСТ 6507-90 с пределом измерений 0-25 мм .

Образец. Пропорциональный короткий цилиндрический образец типа IV по ГОСТ 1497-84 (рис.1). Начальный диаметр на рабочей длине l образца d₀=10 мм.

Для пропорциональных длинных образцов:

Для пропорциональных длинных образцов:

Рисунок 1. Цилиндрический образец для испытания на растяжение

50мм; d₀=10 мм.

В этой формуле F₀ – начальная площадь поперечного сечения образца. Эта формула используются также для определения начальной расчетной длины образца l₀, когда его поперечное сечение не является кругом, а может иметь любую форму.

В данной работе материал образца должен быть таким, чтобы на диаграмме растяжения была четко выражена сила Р_т, соответствующая площадке текучести. Например, это может быть отожженная низкоуглеродистая сталь.

3. Проведение испытания на растяжение

1. С помощью штангенциркуля измерили начальную расчетную длину образца l₀=50 мм с точностью до 0,1 мм. Микрометром измерили начальный диаметр образца d₀=10 мм. Диаметр образца измерили с погрешностью ±0,5%.

Вычислили начальную площадь поперечного сечения образца:

2. С помощью испытательной машины растянули образец со скоростью примерно 10мм/мин, доведя его до разрыва и записав при этом диаграмму растяжения. Диаграмма растяжения – это выполненная в некотором масштабе по оси деформаций и по оси нагрузок графическая зависимость силы растяжения Р от перемещения подвижного захвата испытательной машины. Приближенно принимаем, что абсолютное удлинение образца ∆l на его расчетной длине и равно этому перемещению. Абсолютное удлинение образца ∆l – это приращение начальной расчетной длины образца в любой момент испытания. В дальнейшем через I будем обозначать текущую расчетную длину образца:

С помощью контрольной стрелки испытательной машины зафиксировали максимальную силу Р_max=42500 Н, предшествующую разрыву образца.

3.Измерили длину l_k=71 мм между метками, ограничивающими расчетную длину образца, после разрыва. Здесь индекс «k» означает конечный момент времени испытания образца, так что l_k –конечная расчетная длина образца – длина расчетной части рослее разрыва образца. Для этого после освобождения из захватов испытательной машины части образца плотно сложили так, чтобы их оси образовали прямую линию (рис. 2):

Рисунок 2. Образец после разрыва

4.Определили d_k – диаметр образца после разрыва – минимальный диаметр рабочей части цилиндрического образца после разрыва (рис.2) как среднее арифметическое диаметров в двух взаимно перпендикулярных направлениях в поперечном сечении образца в месте разрыва (рис.3):

Рисунок 3. Определение минимального диаметра образца после разрыва

Вычислили F_k – минимальная площадь поперечного сечения рабочей части образца после разрыва:

5. Определили d_p = 8,73 мм – диаметр образца в конце равномерного удлинения (рис.2.). В начале испытания имеет место равномерное удлинение образца, когда его диаметр уменьшается равномерно по всей расчетной длине. Однако, в некоторый момент времени случайное местное уменьшение диаметра образца уже не будет компенсировано дополнительным упрочнением металла в этом месте, так как с увеличением деформации металла интенсивность его упрочнения уменьшается.

Поэтому период равномерного удлинения образца сменяется периодом сосредоточенного удлинения. На образце образуется шейка. Далее удлиняется практически только область шейки. Соответственно и диаметр уменьшается только здесь. Вне области шейки диаметр практически не меняется. Он равен d_p – диаметру образца в конце равномерного удлинения; или, что то же – диаметру образца вначале сосредоточенного удлинения; или, что то же – диаметру образца в момент начала образования на нем шейки. Поэтому d_p =8,73 мм определяем как среднее арифметическое нескольких значений диаметра образца после его разрыва в пределах расчетной длины вне области шейки.

Вычислим F_p – площадь поперечного сечения образца в конце равномерного удлинения:

.