Механические свойства и способы определения их количественных характеристик.

Основными механическими свойствами являются прочность, упругость, вязкость, твердость. Зная механические свойства, конструктор обоснованно выбирает соответствующий материал, обеспечивающий надежность и долговечность конструкций при их минимальной массе.

Механические свойства определяют поведение материала при деформации и разрушении от действия внешних нагрузок.

Механические свойства определяются при:

1. статическом нагружении – нагрузка на образец возрастает медленно и плавно.

2. динамическом нагружении – нагрузка возрастает с большой скоростью, имеет ударный характер.

3. повторно, переменном или циклическим нагружении – нагрузка в процессе испытания многократно изменяется по величине или по величине и направлению.

Для получения сопоставимых результатов образцы и методика проведения механических испытаний регламентированы ГОСТами.

При статическом испытании на растяжение: ГОСТ 1497 получают характеристики прочности и пластичности.

Прочность – способность материала сопротивляться деформациям и разрушению.

Испытания проводятся на специальных машинах, которые записывают диаграмму растяжения, выражающую зависимость удлинения образца _Δℓ (мм) от действующей нагрузки Р, т.е.

_Δℓ = ƒ (P)

Но для получения данных по механическим свойствам перестраивают: зависимость относительного удлинения _Δℓ от напряжения σ

Рисунок 6.7  Диаграмма растяжения

Проанализируем процессы, которые происходят в материале образца при увеличении нагрузки.

Участок OA на диаграмме соответствует упругой деформации материала, когда соблюдается закон Гука. Напряжение, соответствующее упругой предельной деформации в точке A, называется пределом пропорциональности.

Предел пропорциональности (σ_пц) – максимальное напряжение, до которого сохраняется линейная зависимость между деформацией и напряжением.

При напряжениях выше предела пропорциональности происходит равномерная пластическая деформация (удлинение или сужение сечения).

Так как практически невозможно установить точку перехода в неупругое состояние, то устанавливают условный предел упругости, – максимальное напряжение, до которого образец получает только упругую деформацию. Считают напряжение, при котором остаточная деформация очень мала (0,005…0,05%).

В обозначении указывается значение остаточной деформации (σ_0,05).

Предел текучести характеризует сопротивление материала небольшим пластическим деформациям.

Физический предел текучести (σ_m) – это напряжение, при котором происходит увеличение деформации при постоянной нагрузке (наличие горизонтальной площадки на диаграмме растяжения). Используется для очень пластичных материалов.

Для металлов и сплавов не имеющих площадку текучести.

Условный предел текучести (σ_0.2) – это напряжение вызывающее остаточную деформацию σ = 0,2%

Предел прочности (σ_ℓ) – напряжение, соответствующее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец до разрушения (временное сопротивление разрыву).

Пластичность –– способность материала к пластической деформации, т.е. способность получать остаточное изменение формы и размеров без нарушения сплошности.

Это свойство используют при обработке металлов давлением. Характеризуется:

• относительным удлинением. (δ)

ℓ₀ и ℓ_x – начальная и конечная длина образца.

_Δℓ_ост – абсолютное удлинение образца, определяется измерением образца после разрыва.

• относительным сужением

F₀- начальная площадь поперечного сечения

F_x-площадь поперечного сечения в шейке после разрыва.

Относительное сужение более точно характеризует пластичность и служит технологической характеристикой при листовой штамповке.