Теоретичні відомості

На сьогоднішній день найбільш поширеними є випробування на одновісний розтяг, оскільки вони дозволяють у межах одного методу випробування отримати механічні характеристики в умовах пружної та пластичної деформації матеріалу, а також, значення напруження руйнування та величини критичної деформації. До переваг цього виду механічних випробувань слід також віднести простоту методики та досить високу точність визначення напружень та деформацій.

Методи випробувань на розтяг стандартизовані. Є окремі стандарти на випробування при кімнатній температурі (ГОСТ 1497-73), при підвищених до 1473 К (ГОСТ 9651-73) і низьких (від 273 К до 173 К) температурах (ГОСТ 11150-75). В них сформульовані визначення характеристик, оцінюваних при випробуванні, подані типові форми і розміри зразків, основні вимоги до устаткування, методика проведення випробування і розрахунку результатів.

Основні вимоги до методики випробувань на розтяг обговорені в стандартах. Ці вимоги варто розглядати як мінімальні. При виконанні, наприклад, дослідницьких робіт вони можуть бути значно підвищені. Дотримання стандартної методики випробувань особливо важливо на заводах у тих випадках, коли результати є критерієм якості продукції чи її паспортними характеристиками.

Безпосередньо в процесі випробувань записуються діаграми розтягу зразка в координатах «навантаження – видовження». Для полікристалічних матеріалів всі можливі форми цих кривих можна розділити на три типи (рис. 4). Діаграма І типу характерна для зразків, що руйнуються без суттєвої пластичної деформації. Діаграма ІІ типу характерна для зразків, що рівномірно деформуються аж до руйнування. Діаграма ІІІ типу є найпоширенішою і характерна для зразків, в яких перед руйнуванням відбувається локалізація пластичної деформації (формується «шийка»).

Рис.4. Типи первинних діаграм розтягу.

В залежності від властивостей матеріалу ці діаграми можуть мати “зуб” та “поличку" плинності (рис.5, а), або монотонне зростання напруження при переході від пружної до пластичної деформації матеріалу (рис.5, б). Ці діаграми є вихідними для побудови діаграм деформації та визначення характеристик міцності і пластичності, які в залежності від методики обробки експериментальних даних поділяються на умовні та істинні (рис. 6). Відмінність між істинними та умовними діаграмами полягає в тому, що перші побудовані в координатах "істинне напруження - істинна деформація", а другі – в координатах "умовне напруження - відносне видовження”

а) б)

Рис. 5. Діаграми розтягу зразка: а) із зубом та поличкою плинності, б) без зубу та полички плинності

В умовах одновісного розтягу істинні напруження завжди перевищують умовні, оскільки при їх визначенні враховується зменшення площі поперечного перерізу зразка.

а б

Рис. 6. Істинні (1) та умовні (2) діаграми деформації матеріалу: а) із зубом та поличкою плинності, б) без зубу та полички плинності.

Проте, при малих пружно-пластичних деформаціях вони практично співпадають (рис. 6). В області деформацій за межею плинності істинні та умовні діаграми суттєво відрізняються. Це обумовлено тим, що істинні діаграми характеризують механічні властивості матеріалу, а умовні – лише несівну здатність зразків з даного матеріалу.