не увеличивается от наклена, в противоположность Нвг и др.

Динамические методы. Они имеют преимущество легкого и простого оборудования, но дают не сравнимые со статическими и не всегда достаточно устойчивые числа, а) Метод отскакивания сводится к измерению относительной высоты отскакивания стального щарика, падающего на исследуемую поверхность: чем мягче металл, тем больше работа пла-стич, деформации и тем меньше часть энергии, принимающая потенциальную форму и обусловливающая высоту подскакивания. В склероскопе Шора падает маленькая баба (2,5 г) с алмазным наконечником. Высота отскакивания измеряется на-глаз в условных единицах по шкале Шора, для которой 100-е деление отвечает закаленной стали.

б) Метод отпечатка аналогичен пробе Бринеля. На образец падает с определенной высоты небольшая баба с шариком на конце (копер Вюста, Николаева), оставляя отпечаток, диаметр к-рого измеряется под микроскопом. Отношение работы деформации к вытесненному объему отпечатка (для черных металлов) не зависит от энергии удара и диаметра шарика и выражает динамическую твердость по М е й е р у (в кг/мму, со статич. твердостью она не совпадает. Часто стараются использовать ударные приборы для получения статической твердости по Бринелю; по существу, это недостижимо, но с некоторым приближением осуществляется при условии работы при одной высоте падения и составления эмпирич. таблиц для перехода от диаметров ударных отпечатков к твердостям по Бринелю. Пружинные ударник и (Бауман, Шоппер) сообщанэт бабе начальный толчок действием пружины. М о-лотки для измерения твердости (Польди-гютте) производят удар произвольной силы одновременно по образцу и эталонному материалу; твердость вычисляется (очень приближенно) из сравнения диаметров обоих отпечатков.

7. Испытание на усталость. Усталостью материала называется хрупкое разрушение его под действием большого числа переменных нагрузок, значительно меньших, чем временное сопротивление. Однократный переход напряжения от наименьшего к наибольшему и обратно назьшается циклом; если крайние напряжения в цикле равны и противоположны по знаку, цикл называется симметричным. Алгебраич. разность крайних напряжений в цикле назьшается амплитудой, или интервалом, цикла. Чем меньше амплитуда, тем больше число циклов JV, приводящее к разрушению образца; при приближении JV к бесконечности (практически к 2-10 млн.) амплитуда стремится к определенному пределу. Отвечающее последнему наибольшее крайнее напряжение в цикле называется пределом усталости (выносливости) Of.

Машины для испытания на усталость устраиваются двух главных типов: на изгиб и на растяжение-сжатие. В машине Шенка, работающей на изгиб,

образец, снабженный наконечниками, вращается электромотором, оставаясь все время под нагрузкой двух симметричных вертикальных сил (фиг. 12), сообщающих ему круговой изгиб (с постоянным моментом). Величина нагрузки Р м. б. изменяема перемещением рабочего груза по рычагу. Каждая точка поверхности образца за время одного оборота проходит через полный симметричный цикл напряжений. Машина снабжена

-150-

l.bhl.l.1,1.l.l.t.l, 1.1,1

Фиг. 12.

приспособлениями для измерения: 1) прогибов под грузами (часы Цейсса); 2) вращающего момента (по реакц ш на статор мотора, подвешенный по типу маятника); и 3) темп-ры образца (термопара). Для машин этой группы часто применяют также простой изгиб консольного образца (Альфа, Амслер, Олсен). Машина Шенка-Ганемана, которая работает на растяжение-сжатие (фиг. 13), построена по принципу резонанса, впервые примененном для этой цели Гоп-кинсом. Образец А, неподвижно укрепленный верхним концом, несет на нижнем тяжелый груз В, служащий якорем электромагнита С. Переменный ток, питающий электромагнит, раскачивает якорь и в случае резонанса его частоты с частотой (500 пер/ск.) собственных колебаний механич. системы, состоящей из образца, якоря и связанных с ними двух упругих стальных труб D, доводит амплитуды напряжений в образце до максимума. Напряжения в образце определяют посредством измерения (под микроскопом) упругой его деформации. Другие машины (Стентон и Берстау, Рейнольде и Смит) строятся по принципу использования сил инерции движущегося взад и вперед противовеса; они часто дают ошибочные показания вследствие побочных напряжений, вызываемых сотрясениями. Строятся также машины на кручение (Лозенгаузен, Шенк, Фёпль-Буземан), на повторный изгиб без вращения (фирма MAN) и др. Самое испытание отнимает всегда много времени (порядка недели) и требует расхода

Фиг. 13.

от 8 до 10 образцов, ломаемых при различных нагрузках, для возможности построения диаграммы: амплитуда напряжений-число циклов разрушения.

Изломы усталости всегда типичны по виду (вкладной лист, 11) и обычно состоят из очень гладкой волокнистой зоны усталости и из зоны неизмененного кристаллич. сложения. Несмотря на кажущееся структурное различие, в действительности зерно металла не меняется, как это легко обнарунотть на шлифах, и не происходит, как думали раньше, никакой рекристаллизации. Под действием переменных напряжений, которые в отдельных точках встедствие неоднородности материала выходят за предел упругости, появляются местные остающиеся деформации; накопление последних (вкладной лист, 12) приводит к трещине, которая постепенно распространяется вглубь сечения и вызьшает излом. Поэтому одна из обычных причин изломов усталости-концентрация напряжений вблизи мест резких изменений формы изделия (канавка для шпонок, крутые вы-крулжи сопрян<ений и т. п.).

Установить постоянную связь предела усталости с другими механич. свойствами не удается. Ближе других Of связано с твердостью по Бринелю, отчасти- с временным сопротивлением (а составляет 0,36-0,68 от ав, Мур и Коммерс). По отношению к пределу упругости <Xf оказьшается то ниже, то выше и даже превышает иногда предел текучести (мягкое железо, медь), что естественно, т. к. в циклич. состоянии устанавливается свой особый предел упругости (текучести), отличный от статического. На этом основаны ускоренные способы определения Of-, а) при испытании изгибом измеряют с большой точностью прогиб конца образца на ходу машины при все возрастающих нагрузках, наблюдая момент отклонения от пропорциональности (Гаф); б) измеряют темп-ру образца при возрастающих нагрузках и устанавливают момент резкого увеличения нагревания (Мур и Коммерс, Стромейер); в) измеряют рассеяние энергии, приходящееся на один цикл (площадь петли гистерезиса), и определяют момент резкого его возрастания (Лер). Все эти способы дают надежные результаты лишь для не особенно твердых, и притом черных, металлов. При несимметричных цихлах величина безопасного интервала усталости уменьшается по мере отклонения среднего напряжения в цикле от нуля и стремится к нулю при приближении крайнего напряжения к временному сопротивлению. Зависимость предела усталости ах от отношения крайних напряжений

тая

в несим-

метричном цикле, по Муру и Коммерсу, выражается ф-лой:

где Gf - предел усталости симметричного цикла.

На предел усталости оказывает некоторое влияние скорость испытания. Как и при всяком испытании, повышение скорости уменьшает деформацию, а сле-

довательно, и вред от нагрузки. Влияние скорости начинает чувствоваться (для железа), начиная с 4 ООО циклов в мин.; при 60 ООО циклов предел усталости повышается на 7,5% (Дженкин).

Для испытания на усталость при ударных скоростях строятся специальные машины (Крупна, СтеИтона), работающие на повторный ударный изгиб в сменяющихся направлениях (образцы на двух опорах с надрезом посередине). Эти испытания не дают ничего нового, так как при большой величине энергии каждого удара они приближаются по результатам к ударной пробе, а при очень малой-к статической усталости.

8. Испытание на удар. Оно производится или на разрыв или на изгиб (рейхе на сжатие). Для испытания на разрыв строятся б. ч. вертикальные копры. Копер Амслера (фиг. 14) состоит из двух направляющих, по к-рым движется система из двух баб А VL В, связанных между собой образцом. Верхняя баба, имеющая заплечики, ударяется ими о массивную наковальню В и останавливается; нижняя баба проходит через отверстие наковальни свободно и разрывает образец, расходуя на работу разрыва свою живую силу. Расход определяется с помощью измерения скоростей бабы до и после раз-, рыва, для чего баба Б снабжена карандашом , чертящим при падении диаграмму на быстро вращающемся цилиндре Д. Измеренную работу деформации делят на рабочий объем образца и получаемую удельную работу деформации (в 1сгм/см) сравнивают с такой же работой при статич. испытании геометрически подобного образца; отношение первой ко второй для материалов, не обладающих ударной хрупкостью, не д. б. меньше 1 (обычно 1,10-1,60).

Измерение сил при ударе представляет большие трудности и в лабораторную практику еще не вошло. В отдельных исследованиях применялись следующие способы:

а) кинематический - двукратное дифференцирование кривой, изобралсающей путь бабы в функции от времени; полученное ускорение (отрицательное), умноженное на массу бабы, дает силу удара;

б) динамометрически й-применение упругих динамометров (две прижимаемые друг к другу линзы, даюпще кольца Ньютона, диаметр которых зависит от давления, или пьезокварцевая пластинка, заряд к-рой пронорционален силе) или неупругих (медные цилиндрики-крешеры, степень

Фиг. 14.

осадки к-рых зависит от наибольшего мгновенного усилия). Показания упругих динамометров часто искажаются вибрациями; неупругие же заключают в себе неустранимую ошибку, происходящую от распространения статич. тарирования на динамич. процессы. В результате этих измерений всегда оказывается, что динамическ. временное сопротивление выше статического (превышение до 100%); предел текучести также повышен, и притом больше, чем временное сопротивление, на 20-60%. Удлинение или равно или больше статического; сужение шейки почти такое же. Характерная ударная хрупкость проявляется при этом испытании у очень немногих металлов (например у стали с содержанием фосфора > 0,10%).

Испытание на изгиб (излом) надрезанных образцов имеет крупные преимущества: оно требует более дешевых и простых машин и позволяет обнаружить опасную хрупкость там, где испытание на разрыв дает хорошие результаты. Для испытания на изгиб употребляются маятниковые копры (фиг. 15). Тяж;елый маятник, падая, ударяет по образцу, лежащему на двух опорах (в копре Изода образец зажат одним концом в тиски и получает удар по другому), и ломает его, израсходованная живая сила измеряется по разности потенциальных энергий

маятника до начала падения и при окончании взлета после излома: G (H-h), где G-вес маят-nm<B.,Hvih-начальная и конечная высоты его ц. т. Образец имеет форму прямоугольного бруска, снабженного надрезом до половины высоты в средней части, со стороны противоположной удару. Форма и размеры образца должны быть стандартизованы; однако, до сих пор применяется несколько разных типов (Шарпи, Фремона, Менаже, Германск. общества испытания материалов и др.).

За меру ударной вязкости принимается частное от деления работы деформации на рабочее поперечное сечение образца (за вычетом надреза) и выражается в кгм/см. Появление хрупкого излома объясняется тем, что диаграмма растяжения волокон, прилегаюпщх к надрезу, и в особенности предел текучести сильно повышены под влиянием надреза, создающего резкий градиент напряжений и тем затрудняющего деформацию, и под влиянием скорости; истинное же сопротивление на разрыв не зависит от этих факторов и при достаточно интенсивном действии последних может оказаться ниже сопротивления пластич. деформации (предела текучести). Благодаря этому, на появление хрупкости влияют: а) темпера-

Фиг. 15.

тура образца, понижение к-рой повышает предел текучести, увеличивая внутреннее трение, и тем облегчает наступление хрупкости; б) скорость удара, увеличение к-рой также повышает предел текучести; в) форма образца, т.к. широкие образцы с затрудненной поперечной деформацией легче приводят к хрупкому излому, чем узкие. Хрупкий излом при комнатной темп-ре обнаруживают материалы, подвергнутые ненадлежащей термич. и механич. обработке, напр. крупнокристаллич. железо (рекристаллизация после т. н. критического наклепа), состаренное железо (получившее деформацию при 200-300°), хромоникелевая сталь, отпущенная с малой скоростью охлаждения (хрупкость отпуска); остальные виды испытания, в том числе ударный разрыв, не обнаруживают при этом никаких ненормаль-ностей. Испытание на удар без надреза применяется только при приемке рельсов (см.).

9. Испытание на износ. Это испытание пока еще не стандартизовано и отличается разнообразием. Трение Грода. Самый распространенный способ - истирание образцов, прижимаемых определенной нагрузкой к вращающемуся чугунному, стальному или агатовому кругу, иногда в присутствии подсыпаемого равномерной струей истирающего порошка-наждака, ста.яьных опилок (круг Баушингера и др.). За меру изнашиваемости принимается потеря веса образца после прохода условленного пути трения (числа оборотгв круга). Для исключения влияния случайных моментов, различных в отдельных опытах, испытания производятся по сравнительному методу, т. е. одновременно на двух образцах, из к-рых один служит эталоном. В машине Шпинделя (для рельсов) истирание производит стальной диск толщиной 1 мм, врезающийся при вращении в образец своим ребром на глубину, служащую мерой изнашиваемости. Трение II рода. Два образца, имеющие форму дисков, диам. 30-50 мм и толщиной

10 мм, взаимно прижаты определенной на- i грузкой и получают вращение от привода машины во встречном направлении с едина- i ковой (чистое катание) или разной (ката- , ние, соединенное со скольжением) скоро- ; стью (машины Амслера, Мора и Федергафа). Износ также определяется взвешиванием. Числа износа находятся в очень ела- i бой связи с результатами других испыта- j НИИ; лучшая связь замечается с твердостью 1 по Бринелю.

10. Испытание на обрабатываемость производится (по Кеснеру) на специально сконструированном сверлильном станке. Сверло стандартной формы, работая под определенной нагрузкой, после 100 оборотов дает отверстие, глубина к-рого и принимается замеру обрабатываемости испытуемого металла резанием. Самопишущий аппарат рисует диаграмму глубины отверстия в функции от числа оборотов шпинделя. Чтобы исключить влияние различной заточки сверла на результаты, испытание ставится по способу сравнения испытываемых материалов с эталоном, обрабатываемым в начале и в конце каждой серии. Получаемые числа не стоят ни в какой зависимости от других механич.