і характеризують здатність матеріалу чинити опір деформації і руйнуванню під дією прикладених навантажень.
За характером зміни в часі діючого навантаження механічні випробування можуть бути статичними (на розтяг, стиск, вигин, крутіння), динамічними (на ударний вигин) і циклічними (на втому).
По впливу температури на процес їх ділять на випробування при кімнатній температурі, низькотемпературні і високотемпературні (на тривалу міцність, повзучість).
Статичні випробування проводяться при впливі на зразок з певною швидкістю постійно діючої навантаження. Швидкість деформації становить від 10-4 до 10-1 с - 1. Статичні випробування на розтяг відносяться до найбільш поширених. Властивості, що визначаються при цих випробуваннях, наведені в численних стандартах за технічними умовами на матеріали. До статичних відносяться іспити на розтяг, стиск, вигин, крутіння.
Динамічні випробування характеризуються додатком до зразком ударного навантаження і значною швидкістю деформації. Тривалість випробування не перевищує сотень часток секунди. Швидкість деформації становить близько 102 с - 1. Динамічні випробування найчастіше проводять за схемою ударного вигину зразків з надрізом.
Циклічні випробування характеризуються багаторазовими змінами навантаження за величиною і за напрямком. Прикладом випробувань є випробування на втому, вони тривалі і за їх результату визначають число циклів до руйнування при різних значеннях напруги. Зрештою знаходять граничні напруги, який зразок витримує без руйнування протягом певного числа циклів навантаження.
. 2 Випробування на твердість
Найпростішим механічним властивістю є твердість. Методи визначення твердості в залежності від швидкості докладання навантаження поділяються на статичні і динамічні, а за способом її додатки - на методи вдавлення і дряпання. Методи визначення твердості по Бринеллю, Роквеллу, Віккерсу відносяться до статичних методів випробування.
Твердість - це здатність матеріалу чинити опір вдавлюванню в нього більш твердого тіла (індентора) під дією зовнішніх сил.
При випробуванні на твердість у поверхню матеріалів вдавлюють піраміду, конус або кульку (индентор), у зв'язку з чим розрізняють методи випробувань, відповідно, по Віккерсу, Роквеллу і Брінеллем. Крім того, існують менш поширені методи випробування твердості: метод пружного відскоку (по Шору), метод порівняльної твердості (Польді) і деякі інші.
При випробуванні матеріалів на твердість не виробляють стандартних спеціальних зразків, проте до розмірів і поверхні зразків і виробів пред'являються певні вимоги.
Твердість по Віккерсу (ГОСТ 2999-75) встановлюють шляхом вдавлювання в метал індентора - алмазної піраміди з кутом при вершині 136 ° під дією постійного навантаження Р: 1; 2; 2,5; 3; 5; 10; 20; 30; 50 або 100 кгс і витримки під навантаженням протягом 10-15 с. Для визначення твердості чорних металів і сплавів використовують навантаження від 5 до 100 кгс, мідних сплавів - від 2,5 до 50 кгс, алюмінієвих сплавів - від 1 до 100 кгс. Після зняття навантаження з допомогою мікроскопа приладу знаходять довжину діагоналі відбитка, а твердість розраховують за формулою
[1]
де Р - навантаження, кгс; d- діагональ відбитка, мм.
Є таблиця залежності твердості від величини навантаження і довжини діагоналі. Тому на практиці обчислень не виробляють, а користуються готової розрахункової таблицею. Твердість по Віккерсу вимірюється в кгс/мм2, Н/мм2 або МПа. Значення твердості по Віккерсу може змінюватися від 2 060 до 5 при навантаженні 1 кгс.
За методом Бріннелля вдавлюють в зразок або виріб сталевий загартований кульку діаметром 10, 5 або 2,5 мм під дією навантажень 3000, 1000, 750, 500, 250, 62,5 кгс та ін. (ГОСТ 9012-59, малюнок 1.1). Отриманий круглий відбиток на зразку вимірюють під лупою і за таблицями знаходять величину твердості по Бринеллю, значення якої не перевищує 450 НВ. Твердість по Брінеллю майже збігається зі значеннями твердості по Віккерсу.
Твердість HB - це також величина напруг опору вдавлюванню:
[2]
де P- навантаження, кгс; площа відбитка, мм2; глибина сегмента відбитка; діаметр кульки, мм; діаметр відбитка, мм.
Твердість по Брінеллю НВ (за замовчуванням) має розмірність кгс/мм2, наприклад, твердість алюмінієвого сплаву дорівнює 70 НВ. При навантаженні, обумовленою в ньютонах, твердість по Брінеллю вимірюється в МПа. Наприклад, твердість отожженной стали дорівнює 207 НВ при навантаженні 3000 кгс, діаметрі кульки 10 мм, діаметрі відбитка 4,2 мм або, враховуючи коефіцієнт перекладу: 1 Н=9,8 кгс,
НВ=2028 МПа.
Малюнок 1.1 Схема визначення твердості по Бринел...
