Студопедия
Новини освіти і науки:
МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах


РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання


ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ"


ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ


Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків


Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні


Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах


Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами


ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ


ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів



Контакти
 


Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция






ВИЗНАЧЕННЯ УДАРНОЇ В'ЯЗКОСТІ МЕТАЛІВ.

Мета роботи: вимірювання ударної в'язкості металів.

Прилади та обладнання: маятниковий копер, зразок.

Теоретична частина

Мета механічних випробувань матеріалів - визначення сукупності властивостей ( міцність, пружність, пластичність, в'язкість, твердість та ін. ), яки характеризують надійність роботи відповідних виробів, конструкцій, інструмента в умовах експлуатації.

Поведінка металів під дією зовнішніх навантажень характеризується механічними властивостями. Характеристики механічних властивостей дозволяють визначити межу навантаження для кожного конкретного матеріалу, зробити оцінку різних матеріалів і здійснити контроль якості металу в заводських і лабораторних умовах. Найпоширенішими є статичні випробування ( розтягнення, стискання, твердість, вигин, кручення ) і динамічні випробування ( ударний вигин ) для визначення ударної в'язкості.

Міцність - здатність матеріалу чинити опір руйнуванню під дією зовнішніх навантажень. Пружність - відновлення попередньої форми та розміру матеріалу після припинення дії зовнішньої сили. Пластичність - властивість матеріалу деформуватися під дією зовнішніх сил. Твердість - здатність чинити опір деформації в поверхневому шарі матеріалу при проникненні в нього більш твердого тіла. В’язкість - властивість матеріалу витримувати ударне навантаження.

Ударні випробування проводять для визначення поведінки матеріалу в умовах експлуатації, що особливо важливо в конструкційних сталях, а також для встановлення їх схильності до крихкого руйнування (холодноламкості, оборотної і необоротної відпускної крихкості та ін. ).

Руйнування твердого тіла являє собою процес поділу його на частині і є заключною стадією деформування матеріалів. Залежно від ступеня пластичної деформації перед руйнуванням розрізняють два основних види руйнувань: в’язке та крихке. При в’язкому руйнуванні метал зазнає не тільки пружну, але і значну пластичну деформацію. При відсутності пластичної деформації або при її незначному розвитку відбувається крихке руйнування. Наприклад, тільки в’язке руйнування характерне для таких аморфних матеріалів, як глина, а тільки крихке руйнування - для скла, кераміки. Однак більшості реальних матеріалів одночасно властиве і в’язке, і крихке руйнування.

Ознаками в’язкого або крихкого руйнування є енергоємність, тобто величина роботи руйнування. При крихкому механізмі руйнування витрачається значно менша робота ( < 5 Дж). Для розвитку в’язкого руйнування необхідне безперервне зовнішнє підведення енергії, що витрачається на пластичну деформацію металу ( > 20 Дж). Для цього визначають величину К - повну роботу деформації та руйнування ( або питому роботу – КС ),взалежності від температур випробувань, і будують відповідну діаграму, за якою визначають температуру, коли ударна в'язкість різко зменшується.

Температурний інтервал зміни характеру руйнування називають порогом холодноламкості. Розрізняють верхній і нижній поріг холодноламкості. Характеристики руйнування визначають при одночасному вивченні в зламі зразків частки волокнистої складової (або в’язкого зламу) і частки кристалічної складової (або крихкого зламу). Метод макроскопічної фрактографії заснований на визначенні співвідношення площ в’язких і крихких ділянок зламу ударних зразків. Верхній поріг відповідає температурі випробувань, у результаті якої в зламі видно 90 % в'язкої складової, а нижній поріг - коли в зламі лише 10 % в'язкої складової. Критична температура холодноламкості (середня температура)відповідає появі в зламі зразків 50 % в'язкої складової. Однак для високоміцних сталей криві ударної в'язкості при зниженні температури плавно знижуються, тому для них не можна визначити верхній і нижній поріг холодноламкості.

Крім макрофрактографії використовують мікрофрактографію за допомогою електронних мікроскопів. При растровій електронній мікроскопії області в’язкого руйнування мають у зламі «чашечки», а крихкого - «струмки». За фрактограмою можна знайти температуру, при якій змінюється вид зламу. Мікрофрактографія надає інформацію про будову області руйнування , про мікромеханізми процесу руйнування.

С точки зору мікроструктури існують два види руйнування – транскристалітне і інтеркристалітне. При транскристалітному руйнуванні (в межах зерен) руйнування може бути в’язким і крихким. Інтеркристалітне (міжзеренне руйнування, при виділенні по межах зерен частинок крихкої фази) - результат крихкого руйнування. На атомному рівні руйнування являє собою розрив міжатомних зв'язків з утворенням нових поверхонь. Характер руйнування залежить від кристалічної будови матеріалу, від температури, швидкості деформації, напруженого стану, чистоти матеріалу.

Перевагою випробувань ударної в'язкості є простота експерименту. Ударна в’язкість КС - це робота К, витрачена на ударний злам зразка матеріалу, віднесена до площі поперечного перерізу в місці надрізу S0:

КС = K/S0 , МДж/м2 ( 1)

Випробування здійснюють на маятникових копрах або падаючім вантажем. Найбільш відомий спосіб випробувань на маятникових копрах за Шарпі, заснований на руйнуванні зразка з надрізом одним ударом копра ( рис. 1 ). При цьому визначають роботу, витрачену на деформацію та руйнування зразка. З використанням спеціальних датчиків можна визначати величину навантаження, що діє на зразок, починаючи з моменту контакту маятника зі зразком до руйнування останнього. Сигнали від датчиків подаються на осцилограф і реєструються. У такий спосіб можна одержати діаграму в координатах «навантаження - прогин».

Найчастіше для випробувань використовують зразки перерізом 10х10 мм, довжиною 55 мм з концентратором напруження. Залежно від виду концентратора напружень розрізняють зразки трьох типів: тип U, тип V, тип Т (тріщина). Відповідно, роботу удару позначають KU, KV, КТ, а ударну в’язкість - КСU, КСV, КСТ. Остання літера вказує вид надрізу на зразку.

Рис. 1. Схема випробувань ударної в'язкості.

 

Зразок встановлюють на опорах копра й завдають удару з напрямку, протилежного надрізу. Робота, витрачена на руйнування зразка:

 

К=Pg (H-h) = Pg (cos α2 - cos α1), (2)

де Р - маса маятника;

g - прискорення сили тяжіння (g = 9,8 м/с2);

H, h - висота підйому маятника до удару та після руйнування зразка;

L - довжина маятника;

а1, а2 - кути підйому маятника до удару та після руйнування зразка.

Величини Р, Н, L - постійні, тому при випробуваннях значення роботи руйнування К можна розрахувати за отриманим значенням або визначити за допомогою спеціальних таблиць за значенням а2.

 

Порядок виконання роботи:

ЗАВДАННЯ 1.

1. Визначіть площу поперечного перерізу зразка.

2. Закріпить зразок на опорах копра, надрізом від маятника. Підніміть маятник на кут від 90 до 120 градусів. Запишіть кут (а1). Відпустіть маятник.

3. Запишіть кут відхилення маятника після руйнування зразка (а2).

4. Виміряйте довжину маятника L.

5. За формулою (2) визначіть роботу руйнування зразка.

6. За формулою (1) визначіть ударну в'язкість.

7. Результати аналізу надайте у таблиці 1.

8. Проведіть макроаналіз зламу та зробіть висновки про характер руйнування зразка.

Таблиця 1

Визначення ударної в'язкості

а1 аг L К КС
         

 

ЗАВДАННЯ 2.

1. Отримайте у викладача зразок після випробувань.

2. Визначіть площу поперечного перерізу зразка.

3. За формулою (2) визначіть роботу руйнування зразка.

4. За формулою (1) визначіть ударну в'язкість.

5. Результати аналізу надайте у таблиці 1.

6. Проведіть макроаналіз зламу та зробіть висновки про характер руйнування зразка.

 

Дайте відповідь на запитання:

1. Яка відмінність між в’язким та крихким руйнуванням?

2. Які існують методи визначення холодноламкості ?

3. Що таке критична температура крихкості?

4. Що таке холодноламкість, верхній і нижній поріг холодноламкості?

5. У чому полягає відмінність між ударною в’язкістю КСU, КСV, КСТ?

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3.




Переглядів: 4053

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.007 сек.