Прочность – способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил.
Пластичность – способность материала к пластической деформации, т.е. к получению остаточного изменения формы и размеров без разрушения.
Упругость – свойство материала восстанавливать свои размеры и форму после прекращения действия нагрузки.
Прочность, пластичность и упругость материала определяют при статических испытаниях на растяжение.
Рис. 1.1. Статические испытания на растяжение:
а – схема испытания; б – диаграмма растяжения
Испытания производятся на цилиндрических (или плоских) образцах с определенным соотношением между длиной l0 и диаметром d0. Образец растягивается под действием приложенной силы P (рис. 1.1.) до разрушения. Внешняя нагрузка вызывает в образце напряжение и деформацию. Напряжение σ – это отношение силы P к площади поперечного сечения F, МПа:
= ,
Деформация характеризует изменение размеров образца под действием нагрузки, %
= 100,
где l – длина растянутого образца. Деформация может быть упругой (исчезающей после снятия нагрузки) и пластической (остающейся после снятия нагрузки).
При испытаниях строится диаграмма растяжения, представляющая собой зависимость напряжения от деформации. На рис 1.1, б приведена такая диаграмма для низкоуглеродистой стали. После проведения испытаний определяются следующие характеристики механических свойств.
Предел упругости σу – это максимальное напряжение, при котором в образце не возникают пластические деформации.
Предел текучести – это напряжение, соответствующее площадке текучести на диаграмме растяжения (рис. 1.1, б). Если на диаграмме нет площадки текучести (что наблюдается для хрупких материалов), то определяют условный предел текучести – напряжение, вызывающее пластическую деформацию, равную 0,2%.
Предел прочности (или временное сопротивление) – это напряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдерживает образец при испытании.
Относительное удлинение после разрыва – отношение приращения длины образца при растяжении к начальной длине l0, %:
= · 100,
где lk – длина образца после разрыва.
Относительным сужением после разрыва называется уменьшение площади поперечного сечения образца, отнесенное к начальному сечению образца, %:
= · 100,
где Fk – площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное удлинение и относительное сужение являются характеристиками пластичности.