Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103

Напряжение оо,2, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,2 %, называют условным пределом текучести.

За физический предел текучести а,, принимают напряжение, при котором образец деформируется без увеличения нагрузки.

Предел текучести чаще всего выбирают в качестве одного из показателей прочности. Сд. у и Од характеризуют сопротивление малым и умеренным деформациям. Дальнейшее повышение нагрузки вызывает более значительную пластическую деформацию во всем объеме металла. Напряжение с, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называют временным сопротивлением (пределом прочности) (рис. 29, а).

Начиная с напряжения, отвечающего значению с, деформация сосредоточивается в одном участке образца, где появляется местное сужение поперечного сечения, гак называемая шейка. При этом нагрузка падает, и в некоторый момент образец разрушается (точка С на рис. 28, а). Для пластичных металлов характеризует сопротивление металла значительным пластическим деформациям.

Кроме того, при испытании на растяжение определяют характеристики пластичности. К ним относятся-относительное удлинение 6=

= 100% и относительное сужение

«о

= 0 ~ " 100 %, где /о и - длина образца до и

после разрушения; и - площадь поперечного сечения образца до и после разрушения соответственно.

Кривая 2 на рис. 29 показывает, что в процессе растяжения металл испытывает упрочнение (наклеп), поскольку для его деформации требуется прилагать все возрастающие напряжения.

На рис. 29, б показана диаграмма истинных напряжений при растяжении. Эти диаграммы строят в координатах истинные напряжения S -деформация е. В этом случае деформацию оценивают относительным сужением, подсчитываемым соответственно для каждого момента нагружения. Учитывая, что роль пластической деформации несравненно больше, чем упругой, обычно считают, что участок диаграммы, соответствую-

щий упругой деформации, совпадает с осью ординат. При этом предел текучести обозначают 5, а временное сопротивление при разрыве или истинное сопротивление разрушению S.

Истинное сопротивление разрушению Sn определяется как отношение нагрузки Р, в момент разрыва к площади поперечного сечения образца в месте разрыва (S„ = PJFx, МПа). S„ больше cr. Это различие больше для пластичных металлов, получающих большую деформацию при растяжении, и незначительно для хрупких металлов. Различие между и с,, невелико, поскольку при нагруженин до предела текучести деформация образца еще невелика. Хрупкие металлы при растяжении почти не испытывают пластической деформации. В этом случае St практически равен 5к (рис. 29, а). Истинное сопротивление разрушению при хрупком разрушении Sk (St), реализуемое в области упругих деформаций, определяет сопротивление металла отрыву.

Для материалов, хрупких при испытании на растяжение, применяют статические испытания на сжатие (для чугуна), на кручение (для закаленных инструментальных и конструкционных сталей), а также на изгиб для отливок из серого и ковкого чугуна.

Испытание на вязкость разрушения. Хрупкое разрушение обычно происходит при напряжениях, лежащих в упругой области, без макропластической деформации. Очагом хрупкого разрушения являются имеющиеся в металле микротрещины (трещиноподобные дефекты) или те же дефекты, возникающие в процессе эксплуатации. Поэтому надежность конструкции определяется в основном сопротивлением металла распространению уже имеющейся острой (опасной) трещины (вязкостью разрушения), а не ее зарождением.

Явления, происходящие у устья трещины, могут бьггь описаны с помощью параметра К, который представляет собой коэффициент интенсивности напряжений в вершине трещины, или локальное повышение растягивающих напряжений у ведуш.его конца трещины: К ~ YOf, Алс, где Y - безразмерный коэффициент, зависящий от типа (размеров) образца и трещины; он - номинальное (среднее) напряжение вдали

от трещины, МПа; с - длина трещины, м- Отсюда размерность К имеет вид МПа-м/.

Если высвобождающаяся при разрушении удельная упругая энергия достигает критического уровня, трещина будет расти самопроизвольно.

Силовое условие начала самопроизвольного разрушения - достижение параметром К критического значения /Сс- Следовательно, если УСц уяс < Кс> то разрушения не произойдет.

Чаще Кс определяют экспериментально в условиях плоского деформированного состояния, когда разрушение происходит путем отрыва - перпендикулярно плоскости трещины. В этом случае коэффициент интенсивности напряжения, т. е. относительное повышение растягивающих напряжений в устье трещины, при переходе ее от стабильной к нестабильной стадии роста, обозначают К\с (МПа • м/) и называют его вязкостью разрушения при плоской деформации.

Значение К\с позволяет ввести в расчет конструкции характеристику трещи ностойкости материала, определяющую соотношение критических значений действующего напряжения и размера дефекта.

С увеличением Со,2 значение Kic уменьшается. Важно, что Kic является структурно чувствительной характеристикой сопротивления металла разрушению.

Твердость металлов. Твердостью называют свойство материала оказывать сопротивление пластической деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Измерение твердости вследствие быстроты и простоты осуществления, а также возможности без разрушения изделия судить о его свойствах получило широкое применение для контроля качества металла в металлических изделиях и деталях.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ. Метод основан на том, что в плоскую поверхность металла вдавливается под постоянной нагрузкой Р твердый стальной шарик (рис. 30, а). После снятия нагрузки в испытуемом материале образуется отпечаток (лунка).