Міцність і пластичність металу

Характеристики міцності та пластичності отримують при розтягуванні зразку у вигляді круглого стержня або полоси. На спеціальних ма­шинах записують залежність видовження зразка від наванта­ження. На основі цих даних будують діаграму залежності відносного видовження зразка δ від напруження σ.

Вид діаграми суттєво залежить від пластичності матеріалу, що характеризує здатність, не руйнуючись, змінювати форму під дією навантаження і зберігати її після того, як наванта­ження перестане діяти.

Відрізок ОА діаграмми відповідає пру­жній деформації металу, коли виконується закон Гука σ = Е·δ, де Е — модуль пружності (модуль Юнга).

Н апруження, що відповідає гра-ничній пружній деформації в точці А, назива­ють межею пропорцій-ності σ_а (чи межею пружності). В системі СІ її виражають у МПа. При вищих напруженнях відбува-ється рівномірна плас­тична дефор- мація (видовження та звуження по-перечного пе­ретину) зразка. Оскіль-ки практично неможливо визначити початок переходу металу в непруж-ний стан, межу пружності встанов-люють умовно, задаючись залишко-

Рис. 1.4. Діаграма розтягування сталі вою деформацією, частіше 0,001;

0,005; 0,02 і 0,05%. Межу пружності відповідно позначають σ_0,01; σ_0,05 і т.д. Ця характеристика важлива для пружинних та інших матеріалів.

Чимало пластичних матеріалів при напруженнях дещо вищих за σ_а, на діаграмі розтя­гу мають ділянку, при якій зразок деформується без збільшен­ня навантаження. Напруження, що відповідає цьому стану ма­теріалу, називають межею плинності і позначають σ_Т. Напружен­ня, що діють в деталі, повинні бути меншими за межу плиннос­ті.

Подальший розтяг зразка супроводжується рівномірним зро­станням напруження до σ_в — межі міцності (здатності протиді­яти руйнуванню під дією зовнішніх сил). Це напруження є най­більшим і відповідає початку великої пластичної деформації не­великої ділянки зразка, що називається шийкою. Саме тут пе­ретин зразка значно зменшується і відбувається руйнування.

Напівкрихкі матеріали руйнуються при напруженнях, що дорі­внюють σ_в,, у крихких — ділянка плинності відсутня.

За діаграмою розтягу визначають такі характеристики пластичності як відносне видовження δ та відносне звуження ψ. Відносне видовження характеризує приріст довжини зраз­ка щодо початкової, а відносне звуження — щодо зменшення площі перетину:

де l₁ і l₀ — довжина зразка до і після деформації;

де S₁ і S₀ — відповідно площі перетину зразка до і після випробувань. За показниками пластичності визначають придатність матеріалу до пластичної деформації під час обробки тиском, а також здатність його перерозподіляти напруження при перевантаженнях. Ці дані важливі як для конструкторів, так і для технологів. Наприклад, пластичні матеріали більш надійні в роботі, бо при їх застосуванні менша ймовірність небезпечного крихкого руйнування.