Методы испытания металлов

Скачать файл - Методы испытания металлов

Механические испытания имеют важнейшее значение в промышленности. В соответствии с этим разработаны различные методы испытаний, с помощью которых определяют механические свойства металлов. Наиболее распространенными испытаниями являются статическое растяжение, динамические испытания и испытания на твердость. Статическими называют испытания, при которых испытуемый материал подвергают воздействию постоянной силы или силы возрастающей очень медленно. Динамическими называют такие испытания, при которых испытываемый металл подвергается воздействию удара или силы, возрастающей очень быстро. Кроме того, существуют испытания на усталость, износ, ползучесть, которые дают более полное представление о свойствах металлов. Статическое испытание на растяжение - весьма распространенный способ механических испытаний. Для статических испытаний изготавливают круглые образцы или плоские образцы для листовых материалов рис. Образцы состоят из рабочей части и головок, предназначенных для закрепления в захватах разрывной машины. Расчетная длина l 0 берется несколько меньше рабочей длины l 1. Диаметр рабочей части круглого образца равен 20 мм. Образцы других диаметров называют пропорциональными. Растягивающее усилие создает напряжение в испытуемом образце и вызывает его удлинение; когда напряжение превысит предел прочности, он разрывается. Эта диаграмма получается при постепенном увеличении растягивающего усилия вплоть до разрыва образца. На диаграмме можно отметить несколько характерных точек. Участок ОА является отрезком прямой и показывает, что до точки А удлинение образца пропорционально усилию нагрузке ; каждому приращению нагрузки соответствует и одинаковое приращение деформации. Такая зависимость между удлинением образца и приложенной нагрузкой является законом пропорциональности. При дальнейшем нагружении образца наблюдается отклонение от закона пропорциональности: До точки В деформации у образца упругие. Точкой С на диаграмме отмечено начало горизонтальной площадки, которая показывает, что образец удлиняется без увеличения нагрузки: Наименьшее напряжение, при котором без увеличения нагрузки продолжается деформация образца называется физическим пределом текучести. Текучесть характерна только для низкоуглеродистой отожженной стали и для латуни некоторых марок. Высокоуглеродистые стали и другие металлы не имеют площадки текучести. Для таких металлов определяют условный предел текучести при остаточном удлинении 0. Напряжение, при котором растягиваемый образец получает остаточное удлинение, равное 0. Точка D показывает наибольшую наибольшую нагрузку, которую может выдержать образец. Условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца, называется пределом прочности при растяжении временным сопротивлением разрыву и определяется по формуле. При удлинении одновременно уменьшается площадь поперечного сечения. В месте разрыва эта площадь будет наименьшей. F 1 - площадь в месте разрыва, мм 2. По методу Бринелля стальной закаленный шарик диаметром D 10; 5 или 2. В результате на поверхности образца остается отпечаток в форме шарового сегмента диаметром d рис. Величина отпечатка будет тем меньше, чем тверже металл. Число твердости по Бринеллю НВ вычисляется по формуле. F - величина поверхности отпечатка, мм 2. Для малых изделий применяют шарики меньшего диаметра при меньших усилиях вдавливания. Толщина металла под отпечатком должна быть не меньше десятикратной глубины отпечатка, а расстояние от центра отпечатка до среза поверхности не меньше D. Для испытания на твердость по Бринеллю в настоящее время применяют в основном рычажные прессы. По методу Бринелля можно испытывать материалы с твердостью НВ до ; если материалы тверже, то стальной шарик может деформироваться. Этот метод непригоден также для испытания тонколистового материала. Стальной шарик применяется для испытания мягких металлов твердость меньше по шкале Бринелля при нагрузке кГ , алмазный конус - для испытания твердых металлов при нагрузке кГ. Образец помещают на столик 2 прибора Роквелла рис. Вращение маховика продолжают до тех пор пока давление конуса или шарика не станет равным 10 кГ предварительная нагрузка , что указывается малой стрелкой индикатора 4. Далее прикладывают основную нагрузку с помощью рукоятки 5. Вдавливание длится сек , затем основная нагрузка снимается. После этого большая стрелка индикатора показывает величину твердости. Циферблат индикатора имеет две шкалы: Твердость по Роквеллу является величиной условной, характеризующей разность глубин отпечатков. Число твердости по Роквеллу обозначается HR с добавлением индекса шкалы, по которой производилось испытание, например HR В или HR С. Для испытания очень твердых материалов применяют алмазный конус при нагрузке 60 кГ. Отсчет производят по черной шкале. Метод Виккерса, позволяющий измерить твердость как мягких, так и очень твердых металлов и сплавов; он пригоден для определения твердости тонких поверхностных слоев например при химико-термической обработке. По этому методу в образец вдавливается четырехгранная алмазная пирамида с углом при вершине 0. Нагрузка может применяться от 5 до кГ. Замер отпечатка производится с помощью микроскопа, находящегося на приборе. F - площадь пирамидального отпечатка, мм 2. По этому методу можно определять твердость отдельных структурных составляющих сплавов, мелких деталей, металлических нитей, окисных пленок и т. Столик 11 и стойка 4 тубуса опираются на станину 1 прибора. Испытуемый предмет 2 устанавливается на столик под объектив 9, через который производят наводку на фокус микроскопа и установку нитей с помощью окулярного микроскопа 6. Затем алмазная пирамида 10 вдавливается в испытуемый предмет в течении сек. После снятия нагрузки микроскопом измеряют диагональ d рис. По величине диагонали определяют площадь отпечатка и твердость по выше приведенной формуле HV n. Испытания ударной нагрузкой проводят для деталей машин и механизмов испытывающих ударные динамические нагрузки, так как некоторые металлы с достаточно высокими показателями статической прочности разрушаются при малых ударных нагрузках, например, сталь с крупнозернистой структурой и чугун. Ударные испытания на изгиб проводят над образцами стандартной формы на приборах, называемых маятниковыми копрами. Сопротивление удару называют ударной вязкостью и определяют в килограммометрах на квадратный сантиметр. Ударная вязкость а н вычисляется по формуле. F - площадь поперечного сечения образца в месте надреза, см 2. Многие детали машин шатуны двигателей, коленчатые валы и др. При таких повторно-переменных напряжениях металл постепенно из вязкого состояния переходит в хрупкое устает. Хрупкое состояние объясняется появлением микротрещин, которые постепенно расширяются и ослабляют металл. В результате этого разрушение наступает при напряжениях меньших, чем предел прочности. Микротрещины появляются и развиваются с поверхности преимущественно в сечениях с резкими изломами линии контура например, при наличии шпоночных канавок, отверстий и др. Испытания на усталость выносливость производят на различных машинах. Наиболее распространены машины для испытания:. Для металлов, работающих в сложных условиях, испытательные машины снабжаются установками и приспособлениями, обеспечивающими испытания при повышенных и пониженных температурах, при коррозии и в других специальных условиях. Они определяют возможность производить те или иные технологические операции с данным металлом. Испытание на выдавливание служит для определения способности тонкого листового металла к холодной штамповке и вытяжке. Испытание состоит в выдавливании лунки округлой головкой 1 рис. Глубина выдавленной лунки при появлении первой трещины и является количественной мерой пробы. Испытание на перегиб определяет способность металла выдерживать повторные перегибы и применяется для оценки качества листового материала толщиной до 5 мм , а также проволоки и прутков. Испытание на осадку определяет способность холодного металла принимать заданную форму при сжатии. Образец-цилиндр, высота которого равна двум диаметрам, считается выдержавшим пробу, если при осадке до заданной высоты на нем не появляются трещины, надрывы и излом. Два бруска испытуемого металла сваривают и испытывают на загиб или на растяжение, после чего сравнивают результаты с теми, которые соответствуют цельному несваренному образцу из того же металла. Для макроанализа приготовляют образец-шлиф, или излом, по которому выявляют макроструктуру-строение металла и сплава, видимое невооруженным глазом или при малом увеличении до х 5 раз. Поготовка шлифа состоит в выравнивании и шлифовании поверхности на шлифовальном машине. Затем, шлиф травят реактивами, которые растворяют или окрашивают разные по составу или ориентации части на шлифе. С помощью макроанализа можно обнаружить усадочные раковины и рыхлости, пустоты, трещины, неметаллические включения шлак, графит в сером чугуне и т. Шлиф для микроанализа приготовляют также, как и для макроанализа, однако после шлифования его полируют до зеркального блеска. По шлифу с помощью металлографического микроскопа выявляют микроструктуру: Наличие и размеры пор определяют по нетравленным шлифам; для выявления основной структуры шлиф подвергают травлению. Так как металлы непрозрачны, шлифы из них можно изучать только в отраженном свете с помощью металлографического микроскопа. Под действием реактивов при травлении металл по границам зерен растворяется сильнее, вследствие чего там образуются углубления-микробородки. Лучи света в них рассеиваются, поэтому границы зерен под микроскопом темнее; лучи от плоской поверхности зерен отражаются и каждое зерно на шлифе кажется светлым, при этом часто наблюдается различная окраска зерен, что объясняется неодинаковой растворимостью вследствие анизотропности. Наряду с обычным световым микроскопом широко применяют электронный микроскоп, в котором вместо световых лучей используются электронные: Электронный микроскоп обеспечивает электронно-оптическое увеличение до десятков тысяч раз. Рентгеноструктурный анализ дает возможность установить типы кристаллических решеток металлов и сплавов, а также их параметры. Определение структуры металлов, размещение атомов в кристаллической решетке и измерение расстояния между ними основано на дифракции отражении рентгеновских лучей рядами атомов в кристалле, так как длина волн этих лучей соизмерима с межатомными расстояниями в кристаллах. Зная длину волны ренгеновских лучей, можно вычислить расстояние между атомами в кристалле и построить модель расположения атомов. Ренгенографический анализ просвечивание основан на проникновении рентгеновских лучей сквозь тела, непрозрачные для видимого света. Проходя сквозь металлы, ренгеновские лучи частично поглащаются, причем сплошным металлом лучи сильнее поглащаются, чем в тех частях, где находятся газовые и шлаковые включения или трещины. Величину, форму и род этих пороков можно наблюдать на светящемся экране, установленном по ходу лучей за исследуемой деталью. Так как рентгеновские лучи действуют на фотографическую эмульсию подобно световым, то светящийся экран можно заменить кассетой с фотопленкой и получить снимок объекта. Таким образом, ренгеновским просвечиванием можно обнаружить внутри детали даже микроскопические дефекты. Если в металле не происходит никаких фазовых превращений, кривая охлаждения нагревания будет плавной без перегибов и уступов; если же при охлаждении или нагревании металла в нем происходят фазовые превращения, которые сопровождаются выделением при нагревании - поглощением тепла, на кривой появятся горизонтальные участки или изломы то есть изменения направления кривой. Эти изломы и горизонтальные участки позволяют определять температуры превращений. Дилатометрический анализ дилатометрия - от лат. Дилатометрический анализ проводят на приборах-дилатометрах. Магнитная дефектоскопия применяется для выявления дефектов в деталях, подверженных высоким переменным напряжениям. Такие дефекты, как трещины, волосовины, пузыри, неметаллические включения и т. Магнитное испытание слагается из трех основных операций: У намагниченных изделий с пороками магнитные силовые линии, стремясь обогнуть места пороков ввиду их пониженной магнитной проницаемости , выходят за пределы поверхности изделия и затем входят в него, образуя неоднородное магнитное поле. Поэтому при покрытии изделий магнитным порошком частицы последнего располагаются над пороком, образуя резко очерченные рисунки рис. По характеру этих рисунков судят о величине и форме пороков металла. Ультразвуковая дефектоскопия позволяет испытывать любые металлы а не только ферромагнитные и выявлять пороки в толще металла на значительной глубине, которые не обнаруживаются магнитным методом. Для исследования металла применяют ультразвуковые колебания с частотой от 2 до 10 млн. При такой частоте колебания распространяются в металле, подобно лучам, почти не рассеиваясь по сторонам: Ультразвук отражается на поверхности раздела разнопордных сред. Поэтому, рапространяясь в металле, ультразвук не проходит через трещины, раковины, неметаллические включения, образуя, таким образом, акустическую тень рис. Здесь, а -зона акустической тени. Для излучения и приема ультразвука используются соответственно пьезоэлектрические излучатели и приемники. Применение радиоактивных изотопов меченных атомов. В металлургии и металловедении радиоактивные изотопы применяют для разных целей. Например, в шлак вводят радиоактивные изотопы фосфора, серы, марганца и др. Введение радиоактивного углерода в железо при цементации позволяет изучать скорость диффузии и распределение углерода в нем. Для выявления распределения олова в никеле в жидкий сплав добавляют радиактивное олово. Затвердевший сплав кладут на кассету с фотопластинкой и после соответствующей выдержки пластинку проявляют. Радиоактивные изотопы помогают следить за износом огнеупорной кладки в доменных печах или деталей машин. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Механические испытания Механические испытания имеют важнейшее значение в промышленности. Образцы для статических испытаний металлов: Испытания на твердость проводятся вдавливанием твердого наконечнека. Схема испытания по Бринеллю Для малых изделий применяют шарики меньшего диаметра при меньших усилиях вдавливания. Пресс Роквелла Циферблат индикатора имеет две шкалы: Наиболее распространены машины для испытания: Испытание на выдавливание Технологические испытания пробы. Схема отражения лучей протравленным шлифом однофазного металла Наряду с обычным световым микроскопом широко применяют электронный микроскоп, в котором вместо световых лучей используются электронные: Схема расположения магнитных силовых линий на детали с пороком Ультразвук отражается на поверхности раздела разнопордных сред. Схема ультразвукового исследования детали Для выявления распределения олова в никеле в жидкий сплав добавляют радиактивное олово. Микрорадиоавтография сплава никеля с оловом Радиоактивные изотопы помогают следить за износом огнеупорной кладки в доменных печах или деталей машин. Соседние файлы в папке Конспект для заочни

Методы испытания металлов

Скачать файл - Методы испытания металлов

Свойства и испытания металлов

Методы испытания механических свойств металлов.

1.3.4. Методы испытания механических свойств металлов

Механические испытания

Report Page