Значение относительного удлинения, б, %, вычисляют по формуле

б=[(/₁-/_о)//о]1ОО,

где h — длина образца после разрыва, мм; to — расчетная (началь­ная) длина образца, мм.

Относительное удлинение вычисляют как среднее арифметическое из результатов всех определений.

Относительное сужение площади поперечного сечения образцов определяют после их разрыва. Для этого в ме­сте разрыва (в шейке) измеряют диаметр в двух взаим­но перпендикулярных направлениях и по среднему арифметическому двух наименьших значений диаметра вычисляют площадь поперечного сечения шейки (Рисунок 3.5.3).

Результаты испытаний стали на растяжение заносят в журнал для лабораторных работ и по полученным ре­зультатам определяют марку исследуемой стали.

Определение твердости стали. Твердостью стали называют способность сопротив­ляться внедрению в ее поверхность другого, более твер­дого тела определенной формы и размера. Испытания твердости стали выполняют различными методами (ме­тод Бринелля, метод Роквелла, метод Виккерса и др.). Как правило, в учебной лаборатории используют метод Бринелля.

Твердость стали по методу Бринелля определяют пу­тем вдавливания в предварительно отшлифованную по­верхность испытываемого образца стального закаленного шарика под определенной нагрузкой. По диаметру полу­ченного на образце отпечатка судят о твердости стали.

Для испытания твердости стали по методу Бринелля применяют стационарные приборы гидравлического ти­па. Шариковый твердо­мер (Рисунок 5.4) состоит из станины 1с подъемным винтом 2, на котором при помощи полушаровой опоры укрепле­ны сменные столики 5 для испытываемых образцов. В головке прибора 5помещен шпиндель 4, в который вставляют сменные наконечники со стальными шариками различного диаметра. Шпиндель опирается на пружину 6. Нагрузку на шпиндель подают при помощи системы рычагов 7 и 8и шатуна 11, закрепленного на оси 9. На свободном конце рычага 8имеется подвеска 10для уста­новки на ней грузов.

Электродвигатель, помещенный на станине сбоку, че­рез эксцентрик приводит в движение шатун 11шатун опускается, постепенно освобождает рычаг 8, при этом груз плавно опускается, в связи с чем сила давления шпинделя 4на испытываемый образец равномерно нара­стает. По истечении определенного промежутка времени шатун поднимается, подхватывает рычаг 8, возвращая его в начальное положение, и снимает нагрузку со шпинделя. В этот момент электродвигатель автоматически выключается, о чем подается сигнал звонком.

Перед испытанием стальной образец подготавливают следующим образом: па его поверхности напильником или наждачным кругом тщательно зачищают небольшую плоскость, чтобы края полученного отпечатка были вид­ны достаточно отчетливо при измерении его диаметра. Образец во время испытания не должен прогибаться и смещаться, поэтому перед испытанием его плотно при­жимают к шариковому наконечнику столиком, прилагая нагрузку 1 кН. После этого указательную стрелку изме­рительного прибора устанавливают на нулевое деление и приступают к испытанию.

Для испытания обычно применяют стальные закален­ные шарики диаметром 10 мм, через которые передается нагрузка 30 кН, и выдерживают эту нагрузку 30 с.

Диаметр отпечатка, полученного на образце, измеря­ют при помощи измерительного микроскопа с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направле­ниях и за окончательный результат берут среднее ариф­метическое, причем значение диаметра должно нахо­диться в пределах

0,2D<d<:0,6D,

где D — диаметр шарика, мм; d — диаметр отпечатка, мм.

Если это условие не выполнено, то испытание счи­тают недействительным и повторяют его снова.

Твердость по Бринеллю выражают числом твердости НВ и вычисляют по формуле, МПа

НВ = 2р/[π D (D — D² — d²)],

где р — нагрузка на шарик, Н; D— диаметр шарика, мм; d — диа­метр отпечатка, мм.

Рисунок 5.4 Схема шари­кового твердомера ТШ

Для упрощения вычисления следует пользоваться готовыми расчетными таблицами.

Результаты испытаний заносят в журнал для лабора­торных работ.

Определение ударной вязкости стали.

Ударной вязкостью стали называют вязкость, которая равна отношению работы, затраченной на излом образца, к рабочему сечению образца в месте надреза. Ударную вязкость определяют на маятниковом копре (Рисунок 5.4). Он состоит из станины 5 и маятника 3, закрепленного на оси 2, которая в свою очередь закреплена на массивном основании 6. В верхней части станины имеется шкала 4, градуировка которой дает возможность отсчитывать значение работы с точностью не менее 0,5 % максималь­ной энергии копра. В нижней части станины копра на­ходится шаблон-кондуктор, при помощи которого обра­зец 1 устанавливают надрезом в середине пролета.

Основные размеры образца, опор и ножа маятника указаны на Рисунок 5.4. Скорость ножа маятника в момент удара составляет 4—7 м/с, что соответствует подъему ударного ножа маятника на 0,8—2,5 м. Перед проведени­ем испытания маятник проверяют на свободном полете.

Образцы для испытания, имеют форму бруска квадратного сечения с надрезом посередине. Испытываемый образец (Рисунок 5.5), укладывают плотно на опоры копра так, чтобы надрез был расположен сим­метрично опорам и противоположно наносимому удару.

Рисунок 5.5 Маятниковый копер а — схема устройства; б—схема движения маятника

По углу отклонения маятника после удара или по шкале определяют работу А_п,Дж, затраченную на раз­рушение образца, по формуле

Ан = pl (cos β— cos α),

где р — вес маятника, H; l —длина маятника—расстояние от оси до центра тяжести, м; α и β —углы подъема маятника соответствен­но до и после излома образца, град.

Ударную вязкость а _нДж/м², вычисляют по формуле а _н= А _н/S, где S — площадь поперечного сечения образца в месте надреза до испытания, м .

Результаты испытаний заносятся в журнал для лабораторных работ.

Контрольные вопросы:

1. По каким механическим характеристикам определяют марку

строительной стали?

2. Приведите значение механических свойств стали марки Ст3сп и Ст5пс.

3. Кратко изложите методику испытания стального образца на растяжение.

4. При помощи какого прибора определяют твердость стали?

5. Что такое ударная вязкость стали и при помощи какого прибора ее

определяют?

Дата добавления: 2014-12-16