Испитивање затезне чврстоће се углавном користи за одређивање способности металних материјала да се одупру оштећењу током процеса истезања и један је од важних индикатора за оцену механичких својстава материјала.
1. Тест затезања
Испитивање затезања се заснива на основним принципима механике материјала. Применом затезног оптерећења на узорак материјала под одређеним условима изазива затезну деформацију све док се узорак не сломи. Током испитивања, евидентирају се деформације експерименталног узорка под различитим оптерећењима и максимално оптерећење приликом лома узорка, како би се израчунала граница течења, затезна чврстоћа и други показатељи перформанси материјала.
Напон σ = Ф/А
σ је затезна чврстоћа (МПа)
Ф је затезно оптерећење (Н)
А је површина попречног пресека узорка
2. Затезна крива
Анализа неколико фаза процеса истезања:
а. У фази ОП са малим оптерећењем, издужење је у линеарном односу са оптерећењем, а Фп је максимално оптерећење за одржавање праве линије.
б. Након што оптерећење пређе Фп, крива затезања почиње да заузима нелинеаран однос. Узорак улази у почетну фазу деформације, а оптерећење се уклања, а узорак се може вратити у првобитно стање и еластично деформисати.
ц. Након што оптерећење премаши Фе, оптерећење се уклања, део деформације се обнавља, а део преостале деформације се задржава, што се назива пластична деформација. Фе се назива граница еластичности.
д. Када се оптерећење даље повећава, крива затезања показује зубац тестере. Када се оптерећење не повећава или смањује, феномен континуираног издужења експерименталног узорка назива се попуштање. Након попуштања, узорак почиње да пролази кроз очигледну пластичну деформацију.
е. Након попуштања, узорак показује повећање отпорности на деформацију, радно очвршћавање и деформационо ојачање. Када оптерећење достигне Фб, исти део узорка се нагло смањује. Фб је граница снаге.
ф. Феномен скупљања доводи до смањења носивости узорка. Када оптерећење достигне Фк, узорак се ломи. Ово се зове оптерећење прелома.
Снага приноса
Граница течења је највећа вредност напрезања коју метални материјал може да издржи од почетка пластичне деформације до потпуног лома када је подвргнут спољној сили. Ова вредност означава критичну тачку где материјал прелази из фазе еластичне деформације у фазу пластичне деформације.
Класификација
Горња граница попуштања: односи се на максимални напон узорка пре него што сила опадне први пут када дође до попуштања.
Нижа граница попуштања: односи се на минимални напон у фази течења када се занемари почетни прелазни ефекат. Пошто је вредност доње границе течења релативно стабилна, обично се користи као индикатор отпорности материјала, који се назива тачка течења или граница течења.
Формула за израчунавање
За горњу границу течења: Р = Ф / Сₒ, где је Ф максимална сила пре него што сила опадне по први пут у фази течења, а Сₒ је првобитна површина попречног пресека узорка.
За нижу границу течења: Р = Ф / Сₒ, где је Ф минимална сила Ф занемарујући почетни прелазни ефекат, а Сₒ је првобитна површина попречног пресека узорка.
Јединица
Јединица границе течења је обично МПа (мегапаскал) или Н/мм² (Њутн по квадратном милиметру).
Пример
Узмимо за пример челик са ниским садржајем угљеника, његова граница попуштања је обично 207МПа. Када је подвргнут спољашњој сили већој од ове границе, нискоугљенични челик ће произвести трајну деформацију и не може се вратити; када је подвргнут спољашњој сили мањој од ове границе, нискоугљенични челик се може вратити у првобитно стање.
Граница течења је један од важних индикатора за оцену механичких својстава металних материјала. Он одражава способност материјала да се одупре пластичној деформацији када су изложени спољним силама.
Затезна чврстоћа
Затезна чврстоћа је способност материјала да се одупре оштећењу под затезним оптерећењем, што се посебно изражава као максимална вредност напрезања коју материјал може да издржи током процеса затезања. Када затезни напон на материјалу премаши његову затезну чврстоћу, материјал ће бити подвргнут пластичној деформацији или лому.
Формула за израчунавање
Формула за прорачун затезне чврстоће (σт) је:
σт = Ф / А
Где је Ф максимална затезна сила (Њутн, Н) коју узорак може да издржи пре лома, а А је првобитна површина попречног пресека узорка (квадратни милиметар, мм²).
Јединица
Јединица затезне чврстоће је обично МПа (мегапаскал) или Н/мм² (Њутн по квадратном милиметру). 1 МПа је једнак 1.000.000 Њутна по квадратном метру, што је такође једнако 1 Н/мм².
Фактори утицаја
На затезну чврстоћу утичу многи фактори, укључујући хемијски састав, микроструктуру, процес термичке обраде, начин обраде итд. Различити материјали имају различите затезне чврстоће, тако да је у практичној примени неопходно одабрати одговарајуће материјале на основу механичких својстава материјала. материјала.
Практична примена
Затезна чврстоћа је веома важан параметар у области науке о материјалима и инжењерства и често се користи за процену механичких својстава материјала. У погледу конструкцијског дизајна, избора материјала, процене безбедности итд., затезна чврстоћа је фактор који се мора узети у обзир. На пример, у грађевинском инжењерству, затезна чврстоћа челика је важан фактор у одређивању да ли може да издржи оптерећења; у области ваздухопловства, затезна чврстоћа лаких и материјала високе чврстоће је кључ за обезбеђење безбедности авиона.
Снага замора:
Замор метала се односи на процес у коме материјали и компоненте постепено производе локална трајна кумулативна оштећења на једном или више места под цикличним напрезањем или цикличним напрезањем, а пукотине или изненадни потпуни ломови се јављају након одређеног броја циклуса.
Карактеристике
Изненадност у времену: Отказивање замора метала се често дешава изненада у кратком временском периоду без очигледних знакова.
Локалитет у положају: Отказивање од замора се обично јавља у локалним областима где је концентрисан стрес.
Осетљивост на околину и дефекте: Замор метала је веома осетљив на околину и ситне дефекте унутар материјала, који могу убрзати процес замора.
Фактори утицаја
Амплитуда напрезања: Величина напона директно утиче на век трајања метала на замор.
Просечна величина напрезања: Што је већи просечни напон, краћи је век метала на замор.
Број циклуса: Што је више пута метал под цикличним стресом или напрезањем, то је озбиљније накупљање оштећења од замора.
Превентивне мере
Оптимизујте избор материјала: Изаберите материјале са вишим границама замора.
Смањење концентрације напона: Смањите концентрацију напона кроз конструкцијски дизајн или методе обраде, као што је коришћење заобљених углова прелаза, повећање димензија попречног пресека итд.
Површинска обрада: полирање, прскање итд. на металној површини да би се смањили површински дефекти и побољшала чврстоћа на замор.
Инспекција и одржавање: Редовно проверавајте металне компоненте да бисте благовремено открили и поправили дефекте као што су пукотине; одржавајте делове склоне замору, као што је замена истрошених делова и ојачавање слабих карика.
Замор метала је уобичајен начин квара метала, који карактерише изненадност, локалност и осетљивост на околину. Амплитуда напона, просечна величина напона и број циклуса су главни фактори који утичу на замор метала.
СН крива: описује век трајања материјала под различитим нивоима напрезања, где С представља напон, а Н представља број циклуса напрезања.
Формула коефицијента чврстоће замора:
(Кф = Ка \цдот Кб \цдот Кц \цдот Кд \цдот Ке)
Где је (Ка) фактор оптерећења, (Кб) је фактор величине, (Кц) је фактор температуре, (Кд) је фактор квалитета површине, а (Ке) је фактор поузданости.
СН крива математички израз:
(\сигма^м Н = Ц)
Где је (\сигма) напон, Н је број циклуса напона, а м и Ц су материјалне константе.
Кораци израчунавања
Одреди материјалне константе:
Одредите вредности м и Ц кроз експерименте или позивајући се на релевантну литературу.
Одредите фактор концентрације напона: Узмите у обзир стварни облик и величину дела, као и концентрацију напрезања узроковану угаоницама, клиновима итд., да бисте одредили фактор концентрације напона К. Израчунајте чврстоћу замора: Према СН криву и напону фактор концентрације, у комбинацији са пројектованим веком трајања и нивоом радног напрезања дела, израчунава чврстоћу на замор.
2. Пластичност:
Пластичност се односи на својство материјала који, када је подвргнут спољној сили, производи трајну деформацију без лома када спољна сила пређе своју границу еластичности. Ова деформација је неповратна и материјал се неће вратити у првобитни облик чак и ако се уклони спољна сила.
Индекс пластичности и формула за његово израчунавање
Издужење (δ)
Дефиниција: Издужење је проценат укупне деформације пресека мерача након што је узорак на затезање сломљен до првобитне дужине мерача.
Формула: δ = (Л1 – Л0) / Л0 × 100%
где је Л0 оригинална дужина мерача узорка;
Л1 је мерна дужина након што је узорак сломљен.
Смањење сегмента (Ψ)
Дефиниција: Сегментно смањење је проценат максималног смањења површине попречног пресека на месту грлића након што је узорак сломљен на првобитну површину попречног пресека.
Формула: Ψ = (Ф0 – Ф1) / Ф0 × 100%
где је Ф0 првобитна површина попречног пресека узорка;
Ф1 је површина попречног пресека на месту грлића након што је узорак сломљен.
3. Тврдоћа
Тврдоћа метала је индекс механичких својстава за мерење тврдоће металних материјала. Указује на способност да се одупре деформацији у локалној запремини на површини метала.
Класификација и приказ тврдоће метала
Тврдоћа метала има различите методе класификације и репрезентације према различитим методама испитивања. Углавном укључују следеће:
Тврдоћа по Бринелу (ХБ):
Обим примене: Обично се користи када је материјал мекши, као што су обојени метали, челик пре топлотне обраде или након жарења.
Принцип испитивања: Са одређеном величином испитног оптерећења, каљена челична кугла или кугла од карбида одређеног пречника се утискује у површину метала који се испитује, а оптерећење се растерећује након одређеног времена, а пречник удубљења на површини која се испитује се мери.
Формула за прорачун: Вредност тврдоће по Бринелу је количник добијен дељењем оптерећења са сферном површином удубљења.
Роцквелл тврдоћа (ХР):
Обим примене: Обично се користи за материјале веће тврдоће, као што је тврдоћа након топлотне обраде.
Принцип испитивања: Слично тврдоћи по Бринелу, али користећи различите сонде (дијамант) и различите методе прорачуна.
Типови: У зависности од примене, постоје ХРЦ (за материјале високе тврдоће), ХРА, ХРБ и други типови.
Викерсова тврдоћа (ХВ):
Обим примене: Погодно за микроскопску анализу.
Принцип тестирања: Притисните површину материјала са оптерећењем мањим од 120 кг и дијамантским квадратним конусним утичем са углом од 136° и поделите површину удубљења материјала са вредношћу оптерећења да бисте добили вредност тврдоће по Викерсу.
Лееб тврдоћа (ХЛ):
Карактеристике: Преносиви тестер тврдоће, лако се мери.
Принцип тестирања: Користите одбијање које генерише ударна лопта након ударца на површину тврдоће и израчунајте тврдоћу на основу односа брзине одскока ударца на 1 мм од површине узорка до брзине удара.
Време поста: 25.09.2024
