ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЯЗКОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Вязкость материала зависит от структуры, наличия примесей, образующих хрупкие избыточные фазы, а также от условий работы. В зависимости от температуры эксплуатации, скорости нагружения, наличия концентратора, вида напряженного состояния, масштабного фактора один и тот же материал будет в пластичном состоянии, либо перейдет в хрупкое состояние. Вязкость оценивается ударной вязкостью, численно равной работе разрушения стандартного образца к площади его поперечного сечения в месте надреза . Это сложная комплексная характеристика, зависящая от совокупности прочностных и пластических свойств. Определяется ударная вязкость при динамических испытаниях на маятниковых копрах специально подготовленных образцов с предварительно нанесенным надрезом. Обозначают ударную вязкость буквами , , . Первые две буквы - - обозначают символ ударной вязкости, третья буква , , – вид концентратора.

Высокая ударная вязкость (более у разных групп сплавов) характерна для чистых по примесям, высокопластичных металлов, однофазных сплавов, и гетерогенных по структуре сплавов с небольшим количеством избыточных фаз илиоптимальным их распределением. Легирование, увеличение размера зерна уменьшает ударную вязкость.

Испытания на ударнуювязкость используют для определения хладноломкости, т.е. перехода материала из вязкого в хрупкое состояние при пониженных температурах. Температура, при которой резко падает ударная вязкость, а в изломе вязкой составляющей, называется температурным порогом хладноломкости материала . Для применяемых материалов должен быть ниже температуры эксплуатации детали, т.е. необходим температурный запас вязкости. Для надежной работы температурный запас вязкости должен быть В справочной литературе часто приводится температура верхнего и нижнего порога хладноломкости . соответствует температуре, при которой в изломе вязкой составляющей, а при в изломе хрупкой составляющей. (см.рис.2.)

Рис.2. Зависимость ударной вязкости от температуры испытания.

1.4. ТВЁРДОСТЬ МАТЕРИАЛА

Твердость материала определяют при помощи воздействия на поверхность образца или детали наконечника (индентора), изготовленного из малодеформирующегося материала и имеющего форму шарика, конуса, пирамиды или иглы. Существует несколько способов измерения твердости, различающихся по характеру воздействия индентора. Твердость можно измерять вдавливанием издентора,царапанием поверхности, ударом или по отскоку индентора-шарика. Твердость, определенная царапанием, характеризует сопротивление разрушению; твердость, определенная по отскоку, характеризует упругиесвойства; твердость, определенная вдавливанием - сопротивление пластической деформации.В каждом методе свое обозначение числа твердости.

Наиболее широко распространены методы, в которых используется, статическое вдавливание индентора нормально поверхностиобразца. При вдавливании индентора в поверхностном слое образца под индентором возникает сложное напряженное состояние, близкое к объемному сжатию, которое характеризуется наибольшим коэффициентомжесткости по сравнению с другими видами испытаний. Поэтому возможно получение "пластических" состояний, исключение разрушения иоценка твердости практически любых, в том числе и хрупких металлических материалов. Широкое применениеметодов объясняется 1) их простотой; 2) высокой производительностью; 3) отсутствием разрушения образца, детали; 4)возможностью оценки свойств отдельных структурных составляющих и тонких слоев; 5) существующей связью между твердостью и важнейшими механическими и технологическими свойствами.

Величина твердости линейно связана с прочностью достаточно пластичных металлов и сплавов. Для конструкционных сталей, например, эмпирически установлено соотношение: , где - твердость материала, - постоянная;

при > 1750 МПа;

при < 1750 МПа;

Подобная количественная зависимость не наблюдается для хрупких материалов, которые при испытании на растяжение (или изгиб, кручение, сжатие) разрушаются без заметной пластической деформации. В ряде случаев, однако, и для таких материалов (например, серых чу гунов) наблюдается качественная зависимость между пределом прочности и твердостью; возрастанию твердости обычно соответствует рост предела прочности на сжатие. По значению твердости можно определить и некоторые пластические свойства. Твердость, определенная вдавливанием, характеризует также предел выносливости некоторых металлов, в частности меди, дуралюмина и сталей в отожженном состоянии.