Диаграмма деформирования материала
При испытании образца на испытательной машине получают первичную диаграмму растяжения в координатах: нагрузка F – абсолютное удлинение образца Δ l. Эта диаграмма зависит от размеров образца. Для устранения зависимости от размеров испытуемых образцов и получения результатов, сопоставимых для различных материалов, диаграмму перестраивают в координатах напряжение ( Диаграммы растяжения могут существенно отличаться для различных материалов(см.Таблицу 3.1.1). Но методика обработки полученных данных одинаковы.
Таблица 3.1.1 – Основные типы диаграмм растяжения
Рассмотрим классическую диаграмму растяжения на примере поведения образца малоуглеродистой стали (Рисунок 3.1.1.а). На диаграмме можно выделить несколько характерных участков: 0А– упругих деформаций; АВ – площадка текучести; ВС – участок упрочнения; СD – участок снижения нагрузки. На участке 0А справедлив закон Гука. Этот участок используют для определения упругой постоянной материала – модуля нормальной упругости E = σ / ε. На площадке текучести АВ образец деформируется без увеличения нагрузки. Длина площадки текучести, выраженная в относительной деформации, составляет ε = 0, 2–2, 5 %. Наличие площадки текучести характерно лишь для малоуглеродистых сталей, а также встречается у некоторых марок титановых сплавов и латуней. Иногда площадка начинается с " зуба текучести".
 
Рисунок 3.1.2 - Диаграмма деформирования образцов: а) малоуглеродистой; б) высокоуглеродистой стали. Для сталей высокоуглеродистых, легированных, термически или механически обработанных, цветных металлов и сплавов, пластмасс площадки текучести не наблюдается (Рисунок 3.1.1, б, длина участка АВ равна нулю, участок вырождается в точку). Участок упругих деформаций 0А при испытании упомянутых материалов плавно переходит в участок упрочнения ВС. Отсутствие площадки текучести затрудняет выявление предела текучести – характеристики чрезвычайно важной, поскольку она ограничивает несущую способность. При нагрузке, свыше предела текучести, материал в большинстве случаев не может считаться работоспособным с эксплуатационной точки зрения. При разгрузке, например в точке М, удлинение ∆ l полностью не исчезает. Оно уменьшится на величину упругой части удлинения ∆ lе (отрезок NT). При этом выделится пластическая (остаточная) деформация ∆ lр, равная отрезку 0N. При дальнейшем увеличении силы пластическое деформирование будет происходить при нагрузке (ордината точки М) значительно большей, чем при первоначальном нагружении (ордината точки А). Произошло упрочнение материала – явление, давшее название участку ВС. Это явление – изменение свойств материала в результате деформирования за пределом текучести иначе называют наклёпом. На участоке ВС протекают два конкурирующих процесса: физическое упрочнение и геометрическое разупрочнение. Первое обусловлено изменениями, происходящими в структуре металла вследствие роста нагрузки; второе – вследствие уменьшения поперечного сечения по всей длине образца и снижения его несущей способности. В точке С наступает равновесие этих процессов, а после достижения Fmax при дальнейшем растяжении образца начинается участок CD снижения нагрузки, где геометрическое разупрочнение начинает преобладать.
 Деформирование на участке CD протекает на небольшой длине образца в образовавшемся местном сужении в виде шейки при уменьшающейся нагрузке F, а за её пределами размеры поперечного сечения перестают изменяться (Рисунок 3.1.2). Из-за уменьшения площади в деформируемой части для дальнейшего удлинения образца нужна всё меньшая и меньшая сила, т. е. нагрузка падает. Однако истинные напряжения S в любом объёме образца продолжают увеличиваться. В точке D наступает разрыв образца.
|
) – деформация (
). Эти координаты используют для построения условной диаграммы растяжения, которая подобна первичной, так как при ее построении абсциссы и ординаты первичной диаграммы делятся на постоянные величины.
