Предел прочности ст_в (временное сопротивление) — это условное напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца:

где Р_тах — наибольшая нагрузка (точка Г диаграммы), — начальная площадь поперечного сечения рабочей части образца.

Предел текучести а_т — наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки:

где Р₁ — нагрузка, при которой наблюдается площадка текучести (точка Б диаграммы).

Площадку текучести имеют в основном только пластичные материалы. Другие сплавы площадки текучести не имеют. Для таких материалов определяют условный предел текучести, при котором остаточное удлинение достигает 0,2 % от расчетной длины образца:

где Р₀ 2 — условная нагрузка предела текучести.

Упругость — способность материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после снятия нагрузки. Оценивается пределом упругости. Предел упругости 0,05 — условное напряжение, соответствующее нагрузке, при которой остаточная деформация впервые достигает 0,05 % от расчетной длины образца:

где Р₀ 05 — нагрузка предела упругости (точка А диаграммы).

Аналогичным образом, меняя формы образца и виды нагружения, можно определить о_и (изгиб), а_сж (сжатие), о_кр (кручения) и т.д.

Пластичность — способность материала изменять, не разрушаясь, форму и размеры под действием внешних сил и сохранять остаточные деформации после снятия нагрузок. Оценивается относительным удлинением и относительным сужением.

Относительное удлинение 5 — отношение приращения (/_к — /₀) расчетной длины образца после разрыва к его первоначальной длине, выраженное в процентах:

Относительное сужение у — отношение разности начальной и минимальной площадей (Р₀ — Р_к) поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади Р₀, выраженное в процентах:

Чем пластичнее сплав, тем больше значение относительного удлинения и сужения. У хрупких материалов эти значения близки к нулю.

Ударная вязкость — это способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам. Определяется как отношение затраченной на излом образца работы А к площади его поперечного сечения Б в месте надреза:

Для испытания изготавливают специальные стандартные образцы квадратного сечения. Разрушение образцов может быть хрупким или вязким. Хрупкое разрушение не сопровождается заметной пластической деформацией. Вязкому разрушению предшествует значительная пластическая деформация. Температура перехода от вязкого разрушения к хрупкому называется порогом хладноломкости. Ударная вязкость резко снижается, а порог хладноломкости повышается с увеличением размера зерна и при выделении по границам зерен хрупких составляющих.

По ГОСТ 9454—78 ударную вязкость обозначают буквами КСи, КСУ, КСТ. Первые две буквы КС обозначают символ ударной вязкости, третьи буквы II, V, Т — вид концентратора напряжения (?7— радиус концентратора 1 ±0,07 мм, V — радиус 0,25 ± 0,025 мм, Т — трещина).

Твердостью называется способность металла сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела или, что равнозначно, оказывать сопротивление пластической деформации.

Твердость измеряют чаще всего способами Бринелля, Роквелла и Виккерса.

Определение твердости по Бринеллю. При определении твердости по Бринеллю в плоскую поверхность материала вдавливают под постоянной нагрузкой Р стальной твердый шарик диаметром 2,5; 5 и 10 мм.

Для определения твердости измеряют диаметр отпечатка и находят по нему число твердости в специальных таблицах.

Метод Бринелля не следует применять для материалов твердостью более НВ 450, так как стальной шарик может деформироваться и результаты будут искажаться.

Между числом твердости по Бринеллю и пределом прочности при растяжении эмпирическим путем получена приблизительная зависимость:

сталь (НВ 125. 175) — ст_в = 0,343 НВ; сталь (НВ более 175) — а_в = 0,362 НВ; алюминиевое литье — ст_в = 0,26 НВ; бронза и латунь отожженные — а_в = 0,55 НВ; серый чугун — а_в = (НВ — 40)/6; цинковые сплавы — а_в = 0,09 НВ.

Определение твердости по Роквеллу. При испытаниях твердости по Роквеллу в испытываемый материал вдавливается алмазный либо твердосплавный конус с утлом при вершине 120° или стальной закаленный шарик диаметром 1,58 мм. Конус применяют для испытания твердых материалов, а шарик — для мягких. Толщина образца при испытании по Роквеллу должна быть не менее 1,5 мм. Твердость по Роквеллу измеряется в условных единицах. Значение твердости отсчитывают по циферблату индикатора, установленному на приборе. На циферблате имеется три шкалы: А, В и С. При испытании материалов с высокой твердостью применяют алмазный конус и груз 150 кг. Твердость в этом случае отсчитывается по шкале С и обозначается НЯС.

Если при измерении берется стальной шарик и груз 100 кг, то твердость отсчитывается по шкале В и обозначается НЯВ.

При испытаниях очень твердых тел применяется груз 60 кг. Твердость отсчитывается по шкале А и обозначается НИА.

Числа твердости по Роквеллу можно приблизительно пересчитать в числа твердости по Бринеллю. На основании экспериментальных данных установлена зависимость: НЯС = 10 НВ.

Определение твердости по Виккерсу. Твердость определяют вдавливанием в испытуемый материал с полированной или шлифованной поверхностью четырехгранной алмазной пирамиды с утлом при вершине 136°. Полученный отпечаток имеет форму ромба. Число твердости по Виккерсу (НУ) по специальным таблицам определяют по измеряемой величине а (диагональ отпечатка, мм). Этот метод широко применяется для измерения твердости деталей малой толщины и тонких поверхностных слоев, имеющих высокую твердость.

Методы испытаний материалов.Классификация.

При проведение испытаний стремятся воспроизвести такие условия воздействия на материал, которые имеют место при эксплуатации изделия, изготовленного из этого материала.

Основные признаки видов испытаний:

Способ нагружения (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез);

Скорость нагружения (статическая, динамическая);

Продолжительность процесса испытания (кратковременная, длительная);

Методы испытания должны быть достаточно простыми и пригодными для массовго контроля качества продукции. Методы испытаний должны быть строго регламентированы стандартами.

Виды испытаний:

Статические испытания – испытуемый материал подвергается воздействию постоянной силы.

Испытания на растяжения проводят наиболее часто, для этого используют горизонтальные или вертикальные разрывные машины. Обработка данных, полученных при одноосном статическом растяжении, позволяет построить зависимость «напряжение – деформация», которая качественно оценивает поведение материала в разных зонах деформации.

Измерение твердости – наиболее простой метод испытания св-в. Твердостью называют св-во материала оказывать сопротивление деформации в поверхностном слое при местных контактных воздействиях: вдавливание индентора (по Бринеллю, Виккерсу, Роквеллу) или царапанье (по Моосу).

Испытание на трещиностойкость.

В случае хрупкого разрушения для безопасной работы элементов конструкции и машин необходимо количественно оценивать размеры допустимых трещиноподобных дефектов.

Испытание на изгиб и сжатие.

Испытание на изгиб – схема испытаний образца, находящегося под действием двух пар сил, расположенных в плоскости его продольной оси, в которой возникают растягивающие и сжимающие напряжения. Целесообразность этих испытаний определяется широким распространением изгиба в практике нагружения деталей. На изгиб чаще испытывают материалы с малой пластичностью: чугуны, стали, керамика. Различают простой, или плоский, изгиб, при котором внешние силы лежат в одной из главных плоскостей образца, и сложный, вызываемый силами, расположенными в одной плоскости. Испытание на изгиб можно проводить почти на всех машинах, пригодных для испытания на сжатия, для этого применяют образцы прямоугольной или круглой формы в сечении. Определяющими хар-ми служат предел прочности при изгибе и угол изгиба. Три метода: 2-х точечный, 3-х точечный и 4-х.

Испытание на сжатие. Статические испытания на сжатие проводят для определения механических хар-к: модуля упругости, пределов пропорциональности, упругости и прочности, а также физического и условного пределов текучести. Эти хар-ки необходимы для обоснования конструкторских решений машин и узлов, рачета на прочность деталей машин и элементов конструкций, выбора материалов. Для описания процессов сжатия применим закон Гука (уравнение теории упругости)

Сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации. Испытание проводится на специальных машинах (прессах). В отличии от испытаний на растяжение, при испытании на сжатие деформациями образца являются укорочение и увеличение поперечного сечения, а не удлинение и сужение.

32. Методы определения твёрдости.

Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела — индентора. Для измерения твёрдости существует несколько шкал (методов измерения): Метод Бринелля — твёрдость определяется по диаметру отпечатка, оставляемому металлическим шариком, вдавливаемым в поверхность. Метод Роквелла— твёрдость определяется по относительной глубине вдавливания металлического шарика или алмазного конуса в поверхность тестируемого материала. Метод Виккерса — твёрдость определяется по площади отпечатка, оставляемого четырёхгранной алмазной пирамидкой, вдавливаемой в поверхность. Твёрдость по Шору (Метод вдавливания) — твёрдость определяется по глубине проникновения в материал специальной закаленной стальной иглы (индентора) под действием калиброванной пружины. Твёрдость по Шору (Метод отскока) — метод определения твёрдости очень твёрдых (высокомодульных) материалов, преимущественно металлов, по высоте, на которую после удара отскакивает специальный боёк, падающий с определённой высоты. Метод Кузнецова — Герберта — Ребиндера— твёрдость определяется временем затухания колебаний маятника, опорой которого является исследуемый металл; Метод Польди (двойного отпечатка шарика) — твердость оценивается в сравнении с твердостью эталона, испытание производится путем ударного вдавливания стального шарика одновременно в образец и эталон

Динамические испытания

ДИНАМИЧЕСКОЕ ИСПЫТАНИЕ, измерение силы воздействия движущихся тел на среду, сопротивляющуюся их движению. При помощи динамических испытаний выясняют, например, воздействие автомобиля на мост, по которому он проезжает, либо силу удара шасси самолета о землю при посадке.

Ударная вязкость – это работа удара, отнесенная к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора. Тзмерение ударной вязкости материалов является основным динамическим испытанием. Наиболее распространение получили методы Изота и Шарпи. Оба метода основаны на разрушении образца с надрезом одним ударом маятникого копра. Образец закрепляют в опорах и наносят удар: по стороне с зарубкой – метод Изода, по противоположному надрезу стороне – метод Шарпи.

При испытании по Изоду измеряют энергию, поглощенную консолью при переломе образца во время опыта.

При испытании по Шарпи измеряют энергию, поглощенную бруском при переломе образца в процессе опыта.

Ударную вязкость определяют как отношение работы разрушения, затраченной на деформацию и разрушение ударным изгибом надрезанного образца, к начальной площади поперечного сечения образца в месте надреза.

Испытания ударной вязкости широко применяется для оценки склонности материала к хрупкому разрушению при низких температурах. Преимущество этого метода является простота эксперимената, учет влияния скорости нагружения и концентраций.

Испытания при циклическом нагружении.

Испытание на усталость. Различные виды испытания на усталость имитируют изменения напряжений, которым подвергаются материалы различных деталей, находящихся в эксплуатации. Усталостное разрушение наблюдается при растяжении, сжатии, изгибе и кручении, а также при более сложных видах нагружения.

Цикл нагружения – совокупность последовательных значений переменных напряжений за один период процесса их изменения. Результаты испытания могут быть выражены графически, а также определы расчетным путем по формулам. При испытании на усталостьс постоянным средним напряжением цикла предел выносливости определяют как наибольшее значени амплитуды напряжений цикла, при котором не происходит усталостного разрушения после произвольно большего числа циклов нагружения.

Испытания на долговечность.

Долговечность материалов определяют испытаниями на усталость, ползучесть, длительную прочность, износ, коррозию.

Испытание на ползучесть. Медленная пластическая деформация материала под действием постоянной нагрузки, создающей в детали напряжения, превышающие предел упругости, но меньшие, чем предел текучести при данной темпер. , называется ползучестью. Различают

ползучесть при низких и высоких температурах. Испытания проводятся под действием растяжения.

Трибологические испытания. При трибологических испыт. Основными понятиями являются износ и износостойкость. Износ – изменение размеров, формы, массы или состояния поверхности вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении. Износ-ть – способность материалов сопротивл. Изнашиванию в условиях внешнего трения. Износ деталей машин, элементов строительных конструкций зависит от условий трения и св-в материала изделия. Износ, сопровождается отрывом частиц материала и потерей массы.

Механические испытания металлов

Механические испытания имеют важнейшее значение в промышленности. Целью механических испытаний металлов является определение качественных и эксплуатационных характеристик материалов, в частности, прочности и пластичности. На основе полученных результатов делают прогнозы относительно поведения металлических деталей в реальных условиях.

Методы и виды испытаний

Металлические детали машин и механизмов в процессе эксплуатации подвергаются различным нагрузкам и воздействиям, которые по характеру бывают растягивающие, сжимающие или сдвиговые. В зависимости от вида материала и целей экспертизы применяют различные методики испытания механических свойств металлов:

• статические – образцы подвергаются воздействию постоянной или плавно возрастающей нагрузки;
• динамические – нагрузка в процессе опыта увеличивается с большой скоростью;
• циклические – направление и величина нагрузки изменяются многократно;
• технологические – оценивается поведение материалов при испытании на специальных установках, имитирующих специфические условия эксплуатации.

Определение твёрдости

Чаще всего проводятся механические испытания металлов на твёрдость. Эта характеристика показывает способность материала сопротивляться проникновению в него более твёрдого объекта. Существует несколько методик проведения экспертизы: вдавливание в поверхность стального шарика (по Бринеллю), алмазного конуса (по Роквеллу), 4-гранной алмазной пирамиды (по Виккерсу).

Существенным преимуществом данной методики является простота проведения опыта. При этом испытуемое изделие не разрушается и может поступить в продажу. По результатам определения твёрдости можно сделать вывод о приблизительном пределе прочности металла при растяжении.

Испытание на растяжение

Востребованный вид механических испытаний металлов, который позволяет определить такие важнейшие характеристики, как предел прочности, относительное удлинение, предел упругости, предел тягучести.

Для исследования берут образцы с круглым или прямоугольным сечением, которые закрепляют на лабораторной машине и растягивают с постоянной скоростью. В процессе механических испытаний стали и других пластичных материалов фиксируется изменение деформации, затем математическими вычислениями определяются требуемые показатели.

Испытание на сжатие

Испытания на растяжение не дают объективных результатов при исследованиях хрупких материалов. В этом случае используют другой способ определения прочностных характеристик – испытания на сжатие. Также этот вид экспертизы необходим, когда в реальных рабочих условиях на деталь действуют сжимающие нагрузки. Опытный образец устанавливают между платформами пресса и прикладывают к нему давление, в результате чего происходит деформация или разрушение материала.

Механические испытания металлов – это комплекс исследований, проводимых в лаборатории на специальном оборудовании с целью определения физико-механических свойств материалов. Экспертиза даёт объективные данные о свойствах испытуемых материалов, возможности их применения для массового производства деталей машин, оборудования, сооружений.

«Лабораторно-исследовательский центр» проводит механические испытания тонких листов, проволоки, листового и фасонного проката, труб, стали арматурной, соединений сварных арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций, сварных соединений металлических материалов, крепежей и метизов по показателям:

• Прочность при растяжении
• Временное сопротивление
• Предел текучести
• Относительное удлинение
• Относительное сужение
• Изгиб/загиб
• На ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенной температурах
• Твердость по Бринеллю (вдавливанием шарика)
• Твердость по Виккерсу (вдавливанием алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды)
• Твердость по Роквеллу (вдавливанием в поверхность образца (изделия) алмазного конуса или стального сферического наконечника)

По окончании работ выдается официальный протокол исследований, признаваемый государственными и коммерческими структурами.

Подробнее с перечнем услуг, а также их стоимостью Вы можете ознакомиться в нашем прайс-листе.

Свойства и испытания металлов

Содержание:

• Свойства металлов.
• Механические испытания металлов.
• Химические испытания металлов.
• Оптические и физические испытания.

Для разных изделий применяются разные виды и марки металлов и сплавов. Выбор обычно основывается на характеристиках материалов. При проектировании любой конструкции учитываются свойства и испытания металлов, которым они были подвержены.

Производимые испытания над разного рода металлами помогают определить механические, термические, химические свойства металлов. Соответственно, в зависимости от выявляемых свойств металла, проводятся и определенные виды испытаний.

О том, какие свойства и испытания металлов имеют большое значение, и какими они бывают мы и поговорим далее.

Свойства металлов.

Каждый вид металла имеет определенный набор свойств – механических, технологических и эксплуатационных, которые характеризуют его способность к нагреву и охлаждению, свариванию, устойчивость к большим нагрузкам и прочее. Наиболее важные из них следующие:

• литейные – эти свойства металла важны при отливе, для качественных отливок;
• жидкотекучесть;
• усадка (т.е. изменение объемов и размеров при охлаждении и затвердевании);
• ликвация (химический состав может быть неоднородным по объему);
• свариваемость (важно при проведении сварочных работ, оценивается это свойство уже по готовому сварному соединению);
• обработка давлением – важно как металл реагирует на внешние нагрузки, не разрушается ли он под давлением;
• обработка резанием – обозначает поведение металла под воздействием разных режущих инструментов;
• ударная вязкость;
• износостойкость – сопротивление металла к поверхностным разрушениям под воздействием трения;
• коррозионная стойкость – стойкость к воздействию щелочных сред, кислот;
• жаростойкость – сопротивление окислению под воздействием высоких температур;
• жаропрочность – материал должен сохранять все свои свойства даже под воздействием высоких температур;
• хладостойкость – сохранение пластичности металла при низких температурах;
• антифрикционность – свойство, характеризующееся тем, как металл может прирабатываться к другим материалам.

Все эти свойства выявляются в ходе испытаний: механических, химических и прочих.

Механические испытания металлов.

При проведении таких испытаний на металл оказывают разную нагрузку – динамическую (ударное увеличение напряжения в металле) или статическую (постепенное увеличение напряжения).

В ходе нагрузок в металле могут возникать разные виды напряжения:

• сдвиговое;
• растягивающее;
• сжимающее.

Так, например, при скручивании металла в материале возникает сдвиговое напряжение, тогда как разгибание или сгибания приводят одновременно к сжимающему и растягивающему напряжению.

Согласно этим нагрузкам и возникающему напряжению могут проводиться такие виды механических испытаний:

• на растяжение;
• на изгиб;
• на удар (определяется ударная вязкость металла).

Кроме того механические испытания предполагают проверку на усталость материала (обычно при изгибе), на глубокую вытяжку и ползучесть. Также проводятся испытания на твердость, которые осуществляются методом вдавливания и динамическим способом (на металл скидывают боек с наконечником из алмаза).

Химические испытания металлов.

Методы химических испытаний применяют для того, чтобы определить состав металла, его качество и пр. В ходе таких испытаний обычно выявляется наличие ненужных и нежелательных примесей, а также количество легирующих примесей.

Химические испытания также помогают получить оценку стойкости металла к воздействию разных реагентов.

Один из видов таких испытаний – это селективное воздействие определенными химическими растворами. Это помогает определить такие показатели, как пористость, количество включений, сегрегации и прочее.

Испытания методом контактных отпечатков необходимы для определения уровня содержания в металле фосфора и серы.

Сезонное растрескивание металла определяется с помощью специальных растворов, воздействию которых подвергается материал. Проводится и ряд других испытаний.

Оптические и физические испытания.

В ходе испытаний металл не только подвергают разного рода воздействиям, но и тщательным образом исследуют под микроскопом. Такие исследования позволяют оценить качество металла, его пригодность, структурные характеристики и прочее.

Кроме того металлы подвергаются радиографическому контролю. Эти исследования осуществляются с помощью гамма-излучения и жесткого рентгеновского излучения. Такой контроль позволяет определить имеющиеся дефекты в металле. Часто радиографическому исследованию подвергаются сварные швы.

Существует также ряд других методов контроля, которым подвергается металл. Среди них:

• Магнитно-порошковый – применяется только для никеля, железа и кобальта, а также их сплавов. Этим методом определяются дефекты некоторых видов стали.
• Ультразвуковой – также позволяет выявлять дефекты только с помощью импульса ультразвука.
• Специальные методы – это и прослушивание со стетоскопом, и испытания на циклическую вязкость и пр.

Все эти испытания, в том числе контрольные, очень важны: они помогают определить какие металлы подходят для разных конструкций, каким обработкам можно подвергать материал, какие режимы сварки использовать и прочее.

МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ

МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ. Цель испытания материалов состоит в том, чтобы оценить качество материала, определить его механические и эксплуатационные характеристики и выявить причины потери прочности.

Химические методы.

Химические испытания обычно состоят в том, что стандартными методами качественного и количественного химического анализа определяется состав материала и устанавливается наличие или отсутствие нежелательных и легирующих примесей. Они нередко дополняются оценкой стойкости материалов, в частности с покрытиями, к коррозии под действием химических реагентов. При макротравлении поверхность металлических материалов, особенно легированных сталей, подвергают селективному воздействию химических растворов для выявления пористости, сегрегации, линий скольжения, включений, а также гросс-структуры. Присутствие серы и фосфора во многих сплавах удается обнаружить методом контактных отпечатков, при котором поверхность металла прижимается к сенсибилизированной фотобумаге. С помощью специальных химических растворов оценивается подверженность материалов сезонному растрескиванию. Проба на искру позволяет быстро определить тип исследуемой стали.

Методы спектроскопического анализа особенно ценны тем, что позволяют оперативно проводить качественное определение малых количеств примесей, которые невозможно обнаружить другими химическими методами. Такие многоканальные приборы с фотоэлектрической регистрацией, как квантометры, полихроматоры и квантоваки, автоматически анализируют спектр металлического образца, после чего индикаторное устройство указывает содержание каждого присутствующего металла. См. также ХИМИЯ АНАЛИТИЧЕСКАЯ.

Механические методы.

Механические испытания обычно проводят для выяснения поведения материала в определенном напряженном состоянии. Такие испытания дают важную информацию о прочности и пластичности металла. В дополнение к стандартным видам испытаний может применяться специально разработанное оборудование, воспроизводящее те или иные специфические условия эксплуатации изделия. Механические испытания могут проводиться в условиях либо постепенного приложения напряжений (статической нагрузки), либо ударного нагружения (динамической нагрузки).

Виды напряжений.

По характеру действия напряжения разделяются на растягивающие, сжимающие и сдвиговые. Скручивающие моменты вызывают особый вид сдвиговых напряжений, а изгибающие моменты – сочетание растягивающих и сжимающих напряжений (обычно при наличии сдвиговых). Все эти различные виды напряжений могут быть созданы в образце с помощью стандартного оборудования, позволяющего определять предельно допустимые и разрушающие напряжения.

Испытания на растяжение.

Это – один из самых распространенных видов механических испытаний. Тщательно подготовленный образец помещают в захваты мощной машины, которая прикладывает к нему растягивающие усилия. Регистрируется удлинение, соответствующее каждому значению растягивающего напряжения. По этим данным может быть построена диаграмма напряжение – деформация. При малых напряжениях заданное увеличение напряжения вызывает лишь небольшое увеличение деформации, соответствующее упругому поведению металла. Наклон линии напряжение – деформация служит мерой модуля упругости, пока не будет достигнут предел упругости. Выше предела упругости начинается пластическое течение металла; удлинение быстро увеличивается до разрушения материала. Предел прочности при растяжении – это максимальное напряжение, которое металл выдерживает в ходе испытания.См. также МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Испытания на ударную вязкость.

Один из самых важных видов динамических испытаний – испытания на ударную вязкость, которые проводятся на маятниковых копрах с образцами, имеющими надрез, или без надреза. По весу маятника, его начальной высоте и высоте подъема после разрушения образца вычисляют соответствующую работу удара (методы Шарпи и Изода).

Испытания на усталость.

Такие испытания имеют целью исследование поведения металла при циклическом приложении нагрузок и определение предела выносливости материала, т.е. напряжения, ниже которого материал не разрушается после заданного числа циклов нагружения. Чаще всего применяется машина для испытания на усталость при изгибе. При этом наружные волокна цилиндрического образца подвергаются действию циклически меняющихся напряжений – то растягивающих, то сжимающих.

Испытания на глубокую вытяжку.

Образец листового металла зажимается между двумя кольцами, и в него вдавливается шаровой пуансон. Глубина вдавливания и время до разрушения являются показателями пластичности материала.

Испытания на ползучесть.

В таких испытаниях оценивается совместное влияние длительного приложения нагрузки и повышенной температуры на пластическое поведение материалов при напряжениях, не превышающих предела текучести, определяемого в испытаниях малой длительности. Надежные результаты могут быть получены лишь на оборудовании, обеспечивающем точный контроль за температурой образца и точное измерение очень малых изменений размеров. Длительность испытаний на ползучесть обычно составляет несколько тысяч часов.

Определение твердости.

Твердость чаще всего измеряют методами Роквелла и Бринелля, при которых мерой твердости служит глубина вдавливания «индентора» (наконечника) определенной формы под действием известной нагрузки. На склероскопе Шора твердость определяется по отскоку бойка с алмазным наконечником, падающего с определенной высоты на поверхность образца. Твердость – очень хороший показатель физического состояния металла. По твердости данного металла зачастую можно с уверенностью судить о его внутренней структуре. Испытания на твердость часто берут на вооружение отделы технического контроля на производствах. В тех случаях, когда одной из операций является термообработка, нередко предусматривается сплошной контроль на твердость всей продукции, выходящей с автоматической линии. Такой контроль качества невозможно осуществить другими описанными выше методами механических испытаний.

Испытания на излом.

В таких испытаниях образец с шейкой разрушают резким ударом, а затем излом исследуют под микроскопом, выявляя поры, включения, волосовины, флокены и сегрегацию. Подобные испытания позволяют приблизительно оценить размер зерна, толщину закаленного слоя, глубину цементации или разуглероживания и другие элементы гросс-структуры в сталях.

Оптические и физические методы.

Микроскопическое исследование.

Металлургический и (в меньшей степени) поляризационный микроскопы часто позволяют надежно судить о качестве материала и его пригодности для рассматриваемого вида применения. При этом удается определить структурные характеристики, в частности размеры и форму зерен, фазовые соотношения, наличие и распределение диспергированных инородных материалов.

Радиографический контроль.

Жесткое рентгеновское или гамма-излучение направляется на испытуемую деталь с одной стороны и регистрируется на фотопленке, расположенной по другую сторону. На полученной теневой рентгено- или гаммаграмме выявляются такие несовершенства, как поры, сегрегация и трещины. Произведя облучение в двух разных направлениях, можно определить точное расположение дефекта. Такой метод часто применяется для контроля качества сварных швов.

Магнитно-порошковый контроль.

Этот метод контроля пригоден лишь для ферромагнитных металлов – железа, никеля, кобальта – и их сплавов. Чаще всего он применяется для сталей: некоторые виды поверхностных и внутренних дефектов удается выявить нанесением магнитного порошка на предварительно намагниченный образец.

Ультразвуковой контроль.

Если в металл послать короткий импульс ультразвука, то он частично отразится от внутреннего дефекта – трещины или включения. Отраженные ультразвуковые сигналы регистрируются приемным преобразователем, усиливаются и представляются на экране электронного осциллографа. По измеренному времени их прихода к поверхности можно вычислить глубину дефекта, от которого отразился сигнал, если известна скорость звука в данном металле. Контроль проводится весьма быстро и зачастую не требует выведения детали из эксплуатации. См. также УЛЬТРАЗВУК.

Специальные методы.

Существует ряд специализированных методов контроля, имеющих ограниченную применимость. К ним относится, например, метод прослушивания со стетоскопом, основанный на изменении вибрационных характеристик материала при наличии внутренних дефектов. Иногда проводят испытания на циклическую вязкость для определения демпфирующей способности материала, т.е. его способности поглощать вибрации. Она оценивается по работе, превращающейся в теплоту в единице объема материала за один полный цикл обращения напряжения. Инженеру, занимающемуся проектированием строений и машин, подверженных вибрациям, важно знать демпфирующую способность конструкционных материалов. См. также СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ.

Павлов П.А. Механические состояния и прочность материалов. Л., 1980
Методы неразрушающих испытаний. М., 1983
Жуковец И.И. Механические испытания металлов. М., 1986