Статические испытания на растяжение

Этими испытаниями определяют показатели прочности, показатели упругости и показатели пластичности.

Для статических испытаний изготавливают круглые и плоские образцы (рис. 1.10, а, б), форма и размеры которых установлены ГОСТ1497-84. Цилиндрические образцы диаметром d₀= 10 мм, имеющие расчетную длину 1₀ =10d₀, называют нормальными, а образцы, у которых длина l₀ = 5d₀ — короткими.

При испытании на растяжение образец растягивается под действием плавно возрастающей нагрузки и доводится до разрушения.

б

а

 

Рис. 1.1.Стандартный образец для испытаний на растяжение

 

Разрывные машины снабжены специальной компьютерной программой, позволяющей получать кривую деформации, называемую диаграммой растяжения в координатах «нагрузка (P) – удлинение образца ∆l».

Рис. 1.2.Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

ОA – прямая упругости; AB – кривая пропорциональности; BC – площадка текучести; CD – кривая резкого увеличения нагрузки; DK – кривая, предшествующая разрушению образца; Р_у – нагрузка, соответствующая пределу упругости; Р_п – нагрузка, соответствующая пределу пропорциональности; Р_т – нагрузка, соответствующая пределу текучести; Р_mах – максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца; Р_к – нагрузка в процессе разрушения образца; Δl – абсолютное удлинение; Δl_к – абсолютное удлинение образца, соответствующее его разрыву

В процессе растяжения образец испытывает характерные деформации:

– на участке ОA – упругую деформацию (до нагрузки Р_п);

– на участке AB – упругопластическую деформацию при незначительном увеличении нагрузки (от Р_п до Р_у);

– на участке BC – пластическую деформацию (текучесть), свободное удлинение без повышения нагрузки P_т;

– на участке CD – упругопластическую деформацию (от Р_т до Р_mах).

Если образец нагрузить в пределах Р_у , а затем полностью разгрузить и замерить его длину, то никаких последствий нагружения не обнаружится. Такой характер деформирования образца называется упругим. При нагружении образца более Р_у появляется остаточная (пластическая) деформация. Пластическое деформирование идёт при возрастающей нагрузке, так как металл упрочняется в процессе деформирования. Упрочнение металла при деформировании называется наклёпом. При дальнейшем нагружении пластическая деформация, а вместе с ней и наклёп всё более увеличиваются, равномерно распределяясь по всему объёму образца. На участке выше точки Р_у возникают заметные остаточные деформации и кривая растяжения значительно отклоняется от прямой. При нагрузке Р_у, появляется горизонтальный участок диаграммы - площадка текучести BC. Такая площадка наблюдается главным образом у деталей из низкоуглеродистой стали. На кривых растяжения хрупких металлов площадка текучести отсутствует. После достижения максимального значения нагрузки Р_mах в наиболее слабом месте появляется местное утончение образца – шейка, в которой в основном и протекает дальнейшее пластическое деформирование. В это время между деформированными зёрнами, а иногда и внутри самих зёрен могут зарождаться трещины. В связи с развитием шейки, несмотря на продолжающееся упрочнение металла, нагрузка уменьшается от Р_mах до Р_к, и при нагрузке Р_к происходит разрушение образца.