Ударная вязкость

Характеристики, определяемые при динамическом нагружении

ДЕФОРМАЦИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ И РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫЕ ПРИ ДИНАМИЧЕСКОМ И ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИЯХ.

ЛЕКЦИЯ № 4

Ударная вязкость характеризует надежность материала при ударном изгибе.

Рассмотрим кривую σ – ε (рис. 4.1). Площадь под кривой пропорциональна работе разрушения образца A _н:

A _н = A _з + A _р,

где A _з – работа, которую необходимо совершить для возникновения трещины в детали (работа зарождения трещины); A _р – работа, которую необходимо совершить для распространения трещины на все поперечное сечение детали (работа распространения трещины).

ε, %  

σ, МПа  

Рис. 4.1. Области хрупкого и вязкого разрушения материала

Если A _р = 0, то имеет место так называемое хрупкое разрушение материала в точке Е диаграммы. В этом случае возникновению трещины предшествует микропластическая деформация, а распространение трещины происходит практически мгновенно за счет энергии упругой деформации. При хрупком разрушении излом материала блестящий и имеет кристаллический характер (см. рис. 4.1).

Если A _р > 0, то имеет место так называемое вязкое (пластичное) разрушение материала в точке К диаграммы. При этом виде разрушения трещина распространяется относительно медленно, ее распространению предшествует пластическая деформация. Разрушение требует значительной затраты энергии. При вязком разрушении излом материала матовый и имеет ямочный, волокнистый характер (см. рис. 4.1).

Материал, разрушающийся вязко, более надежен в работе, чем материал, разрушение которого имеет хрупкий характер, так как в первом случае работа разрушения материала значительно больше, чем во втором случае.

Эскизы стандартных образцов для определения ударной вязкости представлены на рис. 4.2.

Рис. 4.2. Образцы для определения ударной вязкости:

КС – символ ударной вязкости; U, V, T – символы характера надреза

Ударная вязкость (KCU, KCV, KCT) - это удельная работа разрушения стандартного образца с заранее выполненным надрезом:

КС = A _н / F₀, Дж/м² ,

где A _н–полная работа разрушения образца, F₀ – площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

Работу разрушения образца определяют на маятниковом копре
(рис. 4.3.) и рассчитывают по формуле:

A _н = Р (h ₁- h ₂),

где Р – вес груза маятника, h ₁, h ₂ – высоты подъема груза до и после разрушения образца, соответственно.

Рис. 4.3. Схема маятникового копра для определения ударной вязкости:

1 – груз маятника весом Р, 2 – образец, 3 – стапель, F ₀ – площадь поперечного сечения образца в месте разрушения

Определив КС для двух образцов с различными радиусами надреза R, и построив график КС = f (R) (рис. 4.4) можно определить значения удельной работы зарождения трещины и удельной работы распространения трещиныдля данного материала при определенном значении R. Из рис. 4.4 видно, что КС _рне зависит от радиуса надреза, а КС _зувеличивается при увеличении R.

Дата добавления: 2017-01-13