Реферат: Испытание материалов на растяжение и сжатие

В начале диаграммы между нагрузкой и деформацией тоже соблюдается прямо пропорциональная зависимость (закон Гука). Точка, где эта зависимость нарушается, соответствует пределу пропорциональности. После точки А прямолинейный участок диаграммы плавно переходит в криволинейный — зону пластических деформаций.

На диаграмме растяжения нет площадки текучести. Поэтому вместо физического предела текучести определяют условный предел текучести σ_0,2 (точка D на рис. 5) — напряжение, при котором остаточное удлинение достигает 0,2% от рабочей длины образца:

σ_0,2 =F_0.2 /A₀

Для определения нагрузки F_0.2 вычисляется значение заданного остаточного удлинения l_0.2 исходя из рабочей длины образца. Отрезок, соответствующий остаточной деформации l_0.2 , откладываем вправо от точки О (на рис. 5 — отрезок ON). Из точки N проводится прямая, параллельная прямой ОА, до пересечения с диаграммой растяжения. Ордината точки пересечения D равна нагруз­ке F_0.2 .

В криволинейной части диаграммы нагрузки увеличиваются вместе с увеличением деформаций, которые про­исходят по всей длине образца. При приближении к мак­симальной нагрузке на образце появляется местное суже­ние — шейка. На диаграмме этому состоянию соответ­ствует точка Е.

После точки Е нагрузка начинает уменьшаться, дефо­рмация образца концентрируется в основном в области шейки. Поперечное сечение шейки уменьшается, и при нагрузке F_k образец разрушается — точка К.

Следует отметить, что участок диаграммы ЕК у низкоуглеродистой стали длиннее, чем у низколегированной. Это указывает на то, что низколегированная сталь об­ладает меньшей пластичностью, поэтому шейка у нее является менее выраженной. Механические же характери­стики прочности выше у низколегированной, чем у низкоуглеродистой стали.

Механизм образования деформации.

Реальные технические металлы и их сплавы состоят из большого числа кристаллических зерен, или кристаллитов, ориентирован­ных произвольным образом. Так, уменьшение размеров зерен приводит к увеличению про­чности на разрыв, а также пластичности и вязкости.

Внутри кристалла находятся атомы металла, располо­женные в определенном порядке. Они образуют более или менее правильную трехмерную кристаллическую решетку.

Между атомами дей­ствуют либо силы притяжения, либо силы отталкивания. Сила взаимодействия между двумя соседними атомами складывается из этих сил. На рис. 6 показана схема распределения сил отталкивания (кривая 1) и притяжения (кривая 2), а также результирующей силы (кривая 3).

Рис. 6

При расположении атомов на расстоянии r₀ сила взаимодействия между ними равна нулю и атомы находятся в равновесном положении .

Любая попытка не­значительного перемещения атомов из равновесного положения приводит к возникновению сил, стремящихся вернуть их в прежнее состояние.

При переме­щении атома в новое положение каждый предыдущий атом занимает место последу­ющего, в итоге все атомы перемещаются из своих прежних положений в эквивалентные узлы кристаллической решетки на одно межатомное расстояние. В результате такого необратимого смешения атомов начинается пластическое деформирование.

Пе­ренос вещества, возникающий благодаря пластичности кристаллов, происходит с помощью дислокации, т. е. не­совершенств, дефектов кристаллической решетки в ме­стах, где имеются атомы или группы атомов, смещенные из положения устойчивого равновесия.

Таким образом, пластическая деформация являете результатом необратимых смещений атомов (сдвигов), обусловленных движением дислокаций. Движение дислокаций обычно вызывает макроскопическую пластическую деформацию материала и сопровождается динамическими явлениями: выделением теплоты в результате колебаний атомов около вновь приобретенного положения равновесия и возникновением акустических эффектов.