Образца из малоуглеродистой стали

 

Испытание на растяжение и сжатие проводится на специальных разрывных машинах – механических и гидравлических прессах. В данной лабораторной работе использована разрывная машина Р-5. В результате испытания получается машинная диаграмма растяжения или сжатия. Для малоуглеродистой стали эта диаграмма имеет вид, показанный на рисунке 6.

 

 

Рис. 6. Машинная диаграмма испытания образца из малоуглеродистой

стали на растяжение

 

 

7.3.1. Участок диаграммы, соответствующий действию закона Гука. На участке машинной диаграммы, отмеченной точками 0 и 1 деформации образца, растут прямо пропорционально растягивающей силе. Следовательно, при таких нагрузках образец деформируется по закону Гука. Если на этой стадии испытания образец разгрузить, то самописец испытательной машины вычертит уже имеющуюся часть диаграммы, но в обратном порядке. То есть полная разгрузка образца приведет к полному восстановлению его первоначальных размеров и формы. Это указывает на то, что деформации образца на этой стадии испытания являются упругими.

7.3.2. Площадка текучести и линии Людерса–Чернова. Если нагрузка вышла за пределы участка диаграммы, ограниченного точками 0 и 1, и продолжает увеличиваться, то наступает такой момент, соответствующий точке 2, когда деформации начинают расти практически без увеличения нагрузки. Горизонтальный участок диаграммы в окрестности точки 2 называют площадкой текучести. Как показывают многочисленные исследования образцов из стали, текучесть сопровождается значительными взаимными сдвигами кристаллов по площадкам, наклоненным к оси образца под углом 45⁰. В результате чего на поверхности образуются складки. Это становится заметным невооруженным глазом, если поверхность образца отполирована до “зеркального блеска”. После образования таких складок зеркальная поверхность становится матовой. В честь ученых, обнаруживших это явление, эти складки названы линиями Людерса–Чернова.

 

7.3.3. Упрочнение стали и наклеп. Удлинившись на некоторую величину при постоянной нагрузке, то есть, претерпев состояние текучести, сталь снова приобретает способность к увеличению сопротивления дальнейшему растяжению и диаграмма за площадкой текучести поднимается вверх, но по более пологой кривой. Участок диаграммы, ограниченный концом площадки текучести и точкой 3, соответствующей наибольшей нагрузке на образец, называется участком упрочнения стали.

Если в момент испытания, соответствующий точке K, остановить нагружение образца, а затем медленно его разгружать, то самописец испытательной машины не будет вычерчивать диаграмму в обратном порядке, а вычертит прямую линию разгрузки, ограниченную точками K и S, параллельную прямой участка между точками 0 и 1. Если затем начать образец снова нагружать, то самописец вычертит прямую SK, а затем продолжит дорисовывать недостающую часть диаграммы K 4. Такое явление называется наклепом. Наклеп – это явление увеличения предела пропорциональности материала при повторных нагружениях.

7.3.4. Участок больших местных деформаций и образования шейки. Участок диаграммы, ограниченный точками 3 и 4, соответствует появлению больших местных пластических деформаций образца, приводящих к образованию “шейки”. Площадь поперечного сечения образца в “шейке” быстро уменьшается, что уменьшает сопротивление образца растяжению. Так как испытательная машина поддерживает скорость деформации образца постоянной, наблюдается быстрое снижение нагрузки. В какой-то момент испытания происходит разрыв образца с разделением его на две части, что соответствует на диаграмме точке 4.

7.3.5. Полная, остаточная и упругая деформации образца. Деформация образца в момент разрыва называется полной D l_tot и складывается из двух составляющих – упругой деформации D l_e и остаточной (пластической) деформации D l_r. Полная деформация непосредственно измерена быть не может, а устанавливается по машинной диаграмме с учетом ее масштаба. После разрыва образца упругая деформация D l_e исчезает, а пластическая D l_r остается. Для определения остаточной (пластической) деформации необходимо измерить длину рабочей части образца после разрыва и вычесть ее длину до испытания образца

 

. (16)

 

Упругая деформация может быть найдена как разность полной деформации и остаточной

 

. (17)