Международноя метрологическая терминалогия глава Метрология в зарубежных странах 1 Метрология в странах Западной Европы

4.3 Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали

Диаграмма растяжения для образцов из низкоуглеродистой стали, записанная с помощью специального устройства разрывной машины, представлена на рис. 2.2. Ось абсцисс соответствует абсолютному удлинению образца ∆l, по оси ординат зафиксированы значения силы F. В начальной стадии нагружения до некоторой точки А диаграмма растяжения представляет собой наклонную прямую, что указывает на пропорциональность между нагрузкой и деформацией, т.е. на справедливость закона Гука.

Нагрузка, при которой пропорциональность еще не нарушается, обозначена на диаграмме F_ПЦ и используется для вычисления предела пропорциональности материала.
Зона ОВ называется зоной упругости. При таком нагружении силой F_у возникают только упругие деформации, по этому участку определяют важную механическую характеристику – предел упругости.
У многих материалов значения пределов пропорциональности и пределов упругости незначительно отличаются друг от друга, приближенно считают, что они совпадают.
При дальнейшем нагружении криволинейная часть диаграммы переходит почти в горизонтальный участок СD – площадку текучести. Здесь деформации растут, практически, без увеличения нагрузки. Нагрузка F_т, соответствующая точке D, используется для определения предела текучести. Для пластичных материалов, к которым относятся многие конструкционные углеродистые стали без упрочнения, текучесть считается признаком разрушения.
В точке Е на образце действует максимальная сила F_max и у образца наблюдается в одном месте заметное сужение поперечного сечения – «шейка», прочность его резко уменьшается и в точке К наступает разрыв.
По данным диаграммы растяжения по формулам (2.1) – (2.4) определяют важнейшие характеристики материала. Обозначено: А - первоначальная площадь поперечно сечения рабочей части образца;
А_ш – площадь поперечного сечения образца в месте шейки;
l₀ – первоначальная рабочая длина образца;
l_к – конечная длина образца в точке К.
Предел текучести

Ϭ_T = F_T / A. (2.1)

Временное сопротивление

Ϭ_В = F_мах / A. (2.2)

Характеристики пластичности материала определяются по точке К:

Относительное остаточное удлинение


. (2.3)

Относительное остаточное сужение

ψ = (А – А_ш)/ А. (2.4)

Если какая-то деталь механизма работает на растяжение (рис. 2.3), то, зная предел текучести Ϭ_T, конструктор может рассчитать эту деталь на прочность.

Условие прочности детали

Ϭ = F/A<=[ Ϭ_T/n], (2.5)

Где Ϭ – напряжение в сечениях детали;

А – площадь поперечного сечения данной детали;
N – коэффициент запаса прочности, который принимается в пределах 1,25…2,5, т.е., чтобы деталь нормально работала, напряжение должно быть, в среднем, в два раза меньше предела текучести.
Из этой формулы видно, как используется одна из найденных механических характеристик материала.