Лекция 4 Испытания на растяжение-сжатие

 
Диаграммы растяжения металлов. На рис.4.2 представлены три 
типа наблюдаемых в опытах на растяжение металлов диаграмм «P – Δl». 
Первая из них характерна для мягкой малоуглеродистой стали, вторая – 
для стали с содержанием углерода более 0,5%, а также для легированных 
сталей, меди, алюминия, бронзы, третья (рис.4.2c) присуща хрупким 
металлам, 
например, 
чугуну. 
Наиболее 
интересна 
диаграмма, 
изображенная на рис.4.2a. На ней имеются несколько ярко выраженных 
участков – зон. 

---

3 
Участку 0A (зона 1) отвечает линейно-упругое деформирование 
материала. Упругость – свойство материала восстанавливать свои 
первоначальные форму и размеры после снятия нагрузки. Линейная 
упругость означает прямо пропорциональную зависимость между 
удлинением Δl образца и силой P. Эту связь описал еще в 17 веке 
английский физик, астроном, архитектор, инженер и изобретатель Роберт 
Гук, а потому зависимость вида
P=к*Δl 
где k – коэффициент пропорциональности, называют законом Гука. 
Участок AB (зона 2) диаграммы соответствует зоне нелинейной 
упругости. Материал все еще обладает упругими свойствами, но связь 
между величинами Δl и P становится нелинейной. Дальнейшее увеличение 
нагрузки приводит к появлению так называемых остаточных 
необратимых деформаций. 
Участок BC (зона 3) именуют площадкой текучести. На этой стадии 
деформирования во всем образце происходит структурное изменение 
материала, которое и приводит к деформациям, не исчезающим после 
снятия нагрузки. Поэтому описываемую зону деформирования называют 
зоной общей текучести материала. Слово текучесть подчеркивает то 
обстоятельство, что заметное увеличение длины образца происходит 
практически без возрастания нагрузки – площадка BC почти 
горизонтальна, т.е. материал как бы переходит в жидкую фазу. 

---

4 
Если материал допускает большие необратимые деформации без 
разрушения, то его называют пластическим. Наличие площадки текучести 
на диаграмме «P – Δl» – признак пластического материала. Но площадка 
текучести наблюдается не у всех пластических материалов. Если она 
отсутствует, то точки A, B, C на диаграмме фактически сливаются в одну 
точку (рис. 4.2b). 
Участок CD (зона 4) получил название зоны упрочнения материала, 
ибо на этом участке материал вновь приобретает способность 
сопротивляться прикладываемой нагрузке. Но теперь на единицу силы 
приходится бо́льшая доля удлинения образца, чем при деформировании на 
участке 0A. Это явление можно истолковать так. На предыдущей стадии 
деформирования материал менял свою 
структуру на микроуровне, и после того, 
как структура изменилась, получился 
новый менее прочный материал. Здесь 
намечается место будущего разрушения 
образца – так называемая шейка (рис.4.3). 
Она зарождается там, где имелись наибольшие микроповреждения – 
наиболее глубокие царапины, внутренние поры, трещины и т.п. По мере 
дальнейшего нагружения образца шейка утоняется, и когда относительное 
уменьшение площади поперечного сечения сравнивается с относительным 
возрастанием напряжения, сила P достигает максимума (точка D на 
диаграмме). Последующее удлинение образца происходит с уменьшением 
силы, хотя среднее напряжение в сечении шейки возрастает вплоть до 
разрушения материала. 
Участок DK (зона 5) называют зоной местной текучести, ибо на 
этой стадии эксперимента образец деформируется только в области шейки. 
Процесс завершается разрушением образца. 

---

5 
После сказанного диаграмма «P – Δl», изображенная на рис.4.2b, в 
обсуждении не нуждается. Разве что следует обратить внимание на такую 
особенность: здесь разрушение образца может произойти и без 
образования шейки или при малоразвитой шейке. 
На рис.4.2c представлена диаграмма растяжения хрупких материалов. 
Хрупким называется материал, деформирование которого протекает при 
почти незаметных остаточных удлинениях. Линия 
0K 
имеет 
незначительную кривизну. Для облегчения использования диаграммы 
кривую заменяют прямолинейным отрезком 0K’. Иначе говоря, считается, 
что хрупкий материал до самого разрушения следует закону Гука.