Если построить диаграмму истинных напряжений (т.е. отнесенных не к исходной, а к действительной величине площади сечения образца, то получающаяся кривая показывает непрерывное возрастание до самого разрыва; соответствующее последней точке напряжение называется истиннымсо-противлением разрывуи значительно превышает временное сопротивление (до двух раз и более).

Для получения при испытании в разных условиях одинаковых результатов должны быть соблюдены определен, требования, касающиеся размеров и формы образца и скорости испытания. Опытами установлено (закон подобия Барба и Кика), что одинаковые относительные деформации при одинаковых напряжениях получают только геометрически подобные образцы. Поэтому Международное общество испытания материалов установило нормальные типы подобных между собой круглых образцов нескольких размеров; в частности во всех случаях отношение расчетной длины (т.е. той длины, для которой рассчитывается остаточное удлинение) к диаметру принято равным 10. Так как, по Баушингеру, удлинение не изменяется при замене круглых образцов прямоугольными (1:4) равновеликого поперечного сечения, то допускается применение и прямоугольных образцов; условие надлежащего соотношения размеров вырансает-ся при этом зависимостью:

При вьгаислении сужений шейки, как показали Закс и Купце, для получения одинаковых с круглыми образцами результатов следует измерять толщину поперечного сечения шейки в самом узком ее месте (на середине ширины). Однако, вследствие неоднородности материала и случайных причин даже вполне подобные образцы могут разорваться неодинаково, давая шейку то посередине, то вблизи головки. В последнем случае общее удлинение образца оказывается меньшим, и для получения сравнимых чисел измеряют удлинение условным способом, пересчитывая его на удлинение образца с шейкой посередине, а именно: измеряют относительное удлинение для половины расчетной длины, отсчитывая ее от места разрыва в сторону наиболее удаленной головки; для этого до начала испытания на поверхность образца с помощью делительной машины наносят деления через 0,5-1 см.

Скорость испытания отражается на диаграмме испытания так, что увеличение скорости влечет за собой повышение всей диаграммы в целом. Для легкоплавких металлов (олово, свинец, цинк) это влияние проявляется весьма сильно и может привести к повышению временного сопротивления в несколько раз (например для цинка временное сопротивление при-продолжительности испытания в 3 секунды составляет 38 кг/мм, при 20 ч.-7,9 кз/мм). Для большинства же технических материалов влияние скорости в обычных пределах невелико (для стали увеличение скорости с нуля до 1,25% в ск. повышает а в на 2,5%; пре-

дел текучести повышается значительнее, чем стд); тем не менее требование одинаковой скорости нагружения является обязательным (принято не превышать 1 кг/мм в ск.). Сильное уменьшеште скорости испытания (разрыв в течение недель и месяцев) также отражается на результатах. Для металлов, подверженных т. н. старению (см.), каковы железо и мягкая сталь, а в сильно по-вьппается, а д падает;

Фаг. 7.

для остальных же металлов (цветные металлы), наоборот, (Tg резко понижается и в особо неблагоприятных условиях (нек-рые сорта латуни), как показал Вельтер, может упасть даже до предела текучести.

2. Испытание на сжатие. Испытание на слсатие имеет практич. значение лишь для хрупких материалов (чугун, камень), для к-рых изготовление образцов на разрыв и правильная центрировка их в машине затруднительны. И с-, пытательные машины для испытания на сжатие представляют собой обычно гидравлич. прессы (напр. пресс Амслера с маятниковым манометром, фиг. 7). Один из самых больших прессов построен Олсеном на 5 ООО т (фиг. 8) и служит для испытания на раздробление целых столбов каменной кладки или крупных железных мостовых элементов (стержней) . Некоторые машины на растяление (Олсен, Эмери, Гагарин, Риле) позволяют также работать и на сжатие. Универсальные машины (фчг. 9) раб .тают по желанию на растяжение, сжатие и изгиб. Гидравлический цилиндр А перемещает вверх балку В и связанную с ней поперечину С. Площадка D посредством системы рычагов передает

Фиг. 8.

направленное на нее снизу вверх усилие взвешивающему рычагу Е с передвилным грузом. Образец, помещенный выше D, растягивается, помещенный же нине-сжимается или изгибается.

Большинство материалов обладает при сжатии теми же модулем упругости, пределом упругости и пределом текучести,что и при растежении. Если, однако, образец был предварительно растянут за предел упругости, то его предел упругости при сягатии оказывается уменьшенным (эффект

Фиг. 9.

Баушингера). Временным сопротивлением, как и при растяжении, называется отношение наибольшей (разрушающей) нагрузки к исходной площади поперечного сечения.

азрущение при сжатии происходит различными способами. Пластичные материалы только сплющиваются, сохраняя целость (ж;елезо-вкладной лист, 8); хрупкие ломаются либо от скалывающих напряжений (чугун-вкладной лист, 9, а также каменные и бетонные кубики, которые дают при изломе две сходящиеся вершинами пирамидки) либо от деформации поперечного расширения (те же кубики при налн[чни парафиновой смазки по плоскостям соприкасания с досками пресса). Особый вид испытания на сжатие составляет всестороннее (гидростатическое) давление. При таком испытании достаточно однородные материалы не разрушаются (см. Прочность), а в случае неравенства главных сжимающих напряжений хрупкие материалы (мрамор, песчаник в опытах Кармана) егановятся пластическими и обнаруживают под микроскопом в своих зернах линии сдвигов.

Так как во избежание продольного изгиба (см.) отношение высоты h образца к его диаметру d не д. б. больше 4 для хрупких и 2,5 для пластичных материалов, то трение поверхностей образца о доски пресса, создавая фиктивное увеличение прочности, тем большее, чем короче и толще образец, оказывает существенное влияние на результаты по формуле:

R = R + A,

где А я R - постоянные (Закс); образец

при сжатии принимает бочкообразную форму (вкладной лист, 8). Для исключения этого влияния предложено три способа:

а) производя испытание сериями при разных i, экстраполируют результат на = оо;

б) применяют образцы, имеющие форму фиг. 10, А (Трапезников); в) придают образцам и доскам пресса форму конич. поверхностей (фиг. 10, Б), образующие к-рых наклонены к плоскости поперечного сечения под углом трения (ок. 3° при наличии смазки, Зибель). При этих предосторожностях диаграмма сжатия для одного и того же металла совпадает с диаграммой растяж;ения, если в обоих случаях на одной оси откладывать истинные напряжения, а .на другой- относительные деформации в виде отношения двух площадей поперечных сечений до и после деформации, ставя в числитель ту, которая меньше (Закс).

3. Испытание на изгиб. Это испытание производится или на специальных машинах (Амслера и др.) или на универсальных машинах (см. выше) и имеет практич..значение лишь для хрупких материалов (чугун, закаленная сталь, камень), В результате испытания определяется условное временное сопротивление на изгиб

по формуле: а = , где М-наибольший изгибающий момент, а W-момент сопротивления исходного поперечного сечения образца; условность определения вытекает из неприменимости ф-лы за преде- умщм лом пропорциональности. Для Щуу точного вычисления напряже- ТТ д пий необходимо учесть различную форму диаграмм растяже- w /my/} /y?, ния и сжатия (Бах).

Для хрупких материалов, у которых сопротивление разрыву ниже сопротивления раздроблению (чугун, камень), испытание на изгиб заменяет испытание на растяжение, имея преимущество большей простоты образцов и меньшей мощности машин.

Получение однозначных результатов требует соблюдения закона подобия. Для чугуна международные нормы устанавливают следующую зависимость между пролетом i и поперечным сечением ¥ образца:

г-33,3 Vf.

4. Испытание на кручение. Это испытание применяется редко. Машины для него обычно имеют горизонтальное расположение образца (фиг. И), закручиваемого вручную или от привода. Скручивающий момент М измеряется по углу отклонения тяжелого маятника, ось привеса которого совпадает с осью образца; угол закручивания-по разности углов поворота обеих головок образца. Условное временное сопротивление на кручение определяется по той же ф-ле, что и при изгибе, где М означает наибольший скручивающий момент, а W-полярный момент сопротивления. Материалы, у к-рых сопротивление разрыву меньше сопротивления скалыванию (напр. чугун), ломаются при кручении

Фиг. 10.

по винтовой линии (вкладной лист, 10), т. е. по траектории главных напряжений; при обратном соотношении разрушение идет по плоскости, перпендикулярной к оси образца.

5. Испытание на срезывание. Испытание на срезывание не м. б. произведено в чистом виде, всегда сопровонсдаясь побочным явле-

Фиг. 11.

нием изгиба. Обычно это испытание производится на двойное перерезьшание; временное сопротивлениена срезывание <Тс условно вьгаисляется по ф-ле

= 2, где Р-перерезываюшая сила и - поперечное сечение образца. Определение сопротивления срезыванию имеет особенное значение для таких анизотропных материалов (дерево), у к-рых оно значительно понижено (скалывание вдоль волокон).

6. Испытание на твердость. Понятие твердости, как физич. величины, до сих пор не установлено. Поэтому ее определение заменяется условными технологическ. методами, к-рых применяется несколько.

Статические методы, а) Проба Бринеля заключается во вдавливании в образец стального шарика определенного диаметра D под определенной нагрузкой Р, в измерении диаметра отпечатка d и вычислении среднего напряжения, приходящегося на 1 мм поверхности отпечатка (твердость по Бринел ю-Hj.):

Н 2Р .

Для получения твердости по Мейе-р у (Н) делят силу на площадь проекции отпечатка:

м =

Менсду твердостью по Мейеру и диаметром отпечатка существует зависимость, выражаемая показательной ф-ией:

где и ?г-постоянные. По Н можно грубо вычислить и временное сопротивление стали по эмпирич. ф-ле: сг=0,36 для углеродистых и 0,МН для хромони-

келевых сталей. Неудобство пробы Бринеля заключается: 1) в необходимости двух раздельных операций нагружения и измерения диаметра; 2) в невозможности измерения твердости закаленных сталей; 3) в порче

поверхности испытьгеаемого предмета. Эти педостаткх! устранены в следующей пробе.

б) Твердость по Роквелу. В исследуемый предмет вдавливается стальной шарик диаметром УхвДМ. (1,5 мм) или алмазный конус с углом при вершине в 120°, сначала при нагрузке в 10 кг, потом в 100 (или 150) кз. Разность углублений, произведенных вторым и первым нагруже-нием, измеряется автоматически и отсчиты-вается по циферблату стрелкой в условных единицах дающих число твердости по Роквелу с помощью одной только операции в течение 6 ск. Остающиеся на предмете отпечатки мало заметны. Измерение эффекта разности двух грузов позволяет не заботиться о состоянии поверхности. Алмазный конус допускает испытание закаленной стали любой твердости.

в) Твердость по Викерсу. Вдавливается алмазная четырехгранная пирамида (угол 136°) под нагрузкой в 50 кг и измеряется диагональ полученного квадратного отпечатка. За число твердости принимается отношение нагрузки к поверхности отпечатка, прочитьшаемое по особым таблицам. Получающиеся числа совпадают с числами Бринеля. Специальная машина позволяет быстро произвести отпечаток с помощью ножной педали, опустить столик с предметом, подвинуть микроскоп с микрометром и произвести измерение диагонали.

г) Твердостьпо Герберту. На отшлифованную поверхность образца ставится подковообразный (весом 2-4 кг) маятник, опирающийся с помощью стального или алмазного шарика диаметром 1 мм; ц. т. маятника лежит на 0,1 ниже центра шарика. Маятнику сообщают легкие качания и измеряют с помощью секундомера продолжительность 10 полукачаний, к-рая и принимается за число твердости по Герберту-Нд-. Чем мягче материал, тем меньше радиус кривизны сделанного в нем шариком отпечатка и тем короче период колебания шарового маятника. Для стехсла Hff = 100. Числа Нд не пропорциональны Hgj., но располагают металлы в тот же ряд. Для перевода на шкалу Бринеля слулат формулы:

Нв = lOHjj для Hjj > 33,3 ;

Нд= 0,ЗЯд Нд<33,3.

Отпечатки при пробе Герберта совсем незаметны на-глаз.

д) Твердость по Марте и су определяется на особом приборе (склерометре) с помощью царапания поверхности образца алмазным конусообразным (угол 90°) резцом; ширина черты измеряется посредством микроскопа; за число твердости по Мартенсу принимается нагрузка в г (определяемая интерполированием между двумя опытными нагрузками), при которой ширина черты получается в 0,01 мм. Твердость по Мартенсу отличается от всех упомянутых выше тем, что в основу ее пололгвн процесс резания, а не пластич. деформации. Этим способом можно измерять различную твердость отдельных составляющих сплава (фа-з). Твердость по Мартенсу, кроме того.