Литература -->  Изомерия в производственном цикле 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163

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.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163