Испытания металлов (ИМ) – перечень исследований, проводимых на специальном оборудовании с целью определения физико-механических свойств.
Методы испытаний условно можно разделить на три основных группы:
- Статические;
- Динамические;
- Аналитические.
Характеристика видов испытаний
Статические испытания позволяют определить эксплуатационные характеристики металлов (прочность, пластичность и др.). Образец в этом случае подвергается постоянной или медленно возрастающей нагрузке, например, при испытаниях на сжатие или растяжение.
Полученные при испытаниях результаты позволяют определить возможность применения металла для изготовления определенных деталей или конструкций.
При статических испытаниях определяются важнейшие характеристики металлов:
- Предел текучести;
- Предел прочности (временное сопротивление);
- Относительное удлинение;
- Относительное сужение.
Динамические испытания характеризуются быстрым возрастанием интенсивности нагрузки. Использование данного метода обеспечивает расчет ударной вязкости металла. Определяется противостояние испытываемого образца излому, изгибу, трещинообразованию. При испытаниях на излом используются методы исследования по Шарпи или по Изоду. Твердость определяется методами Роквелла (HRC), Бринелля (HB) или Виккерса (HV).
Схема определения твердости
Так, испытания на ударный изгиб позволяют выявить склонность металла к хрупкому разрушению. Суть метода заключается в разрушении образца с надрезом ударом <a href="/kopry">маятникового копра</a>. Определение твердости металла основано на вдавливании в поверхность испытываемого образца индентора (твердосплавного шарика или алмазного конуса) с последующим замером размеров отпечатка.
Аналитические испытания включают три основных вида – химический, металлографический и коррозионный анализ.
При химическом анализе металлов определяют состав и количество элементов, содержащихся в металле или сплаве. Проведение анализа позволяет определить присутствие примесей и включений, и на этом основании спрогнозировать эксплуатационные возможности металла.
Металлографический анализ показывает структурное состояние металла (сплава). Проводится в целях выявления внутренних дефектов (трещин, раковин, шлаковых или др. неметаллических включений).
Коррозионный анализ осуществляется выдержкой образца в камере соляного тумана или методом переменного погружения образца в электролит (на вращающемся колесе). Особенность коррозионных испытаний заключается в их длительности – от 500 до нескольких тысяч часов.
К отдельным методам испытания металлов относится дефектоскопия:
- Рентгеноскопия (Просвечивание рентгеновскими лучами. Выявляет скрытые внутренние дефекты, например, трещины);
- Магнитоскопия (Применяется для ферритных марок стали. Метод основан на определении плотности контакта между частицами металла в магнитном поле);
- Газоанализатор (Проверяются готовые изделия в герметизированном объеме с высоким давлением газа на наличие слабых мест);
- Ультразвуковое тестирование (наличие скрытых дефектов определяется звуковыми волнами).
Испытание металлов
Для проведения различных испытаний металлов в первую очередь необходимо подготовить объекты контроля – испытываемые образцы, испытательное оборудование, измерительный инструмент и необходимые сопутствующие приспособления и реактивы.
В качестве примера рассмотрим процесс испытания прочности металла на растяжение в нормальных температурных условиях. Таким образом испытываются листовая сталь, трубы, арматура, проволока и др.
Образцы выбираются согласно требованиям ГОСТ 1497-2023. Испытательное оборудование включает разрывную машину МИМ и, при необходимости, специальные зажимы для крепления образца, экстензометры. Из измерительного инструмента используются микрометры, штангенциркули и металлическая линейка.
Испытания проводятся двумя способами: А – когда скорость испытания основана на скорости деформации образца и Б – где скорость испытания основана на скорости нагружения.
Алгоритм испытания выглядит следующим образом:
- Образец фиксируется в захватах испытательной машины;
- Активному захвату придается определенная скорость движения с одновременным приложением нагрузки;
- КИП машины регистрируют изменение деформации образца в зависимости от приложенных нагрузки и скорости до его разрушения.
Завершающим этапом является обработка полученных результатов испытания, где вычисляются предел пропорциональности, модуль упругости, предел текучести, временное сопротивление, относительное удлинение после разрыва, пластическая деформация при максимальном усилии разрыва и полная деформация при разрыве.
После проведения всех расчетов и составления диаграмм оформляется необходимая документация.
Руководящие документы на проведение испытаний металлов в нормальных температурных условиях
Каждое испытание проводится в строгом соответствии требованиям руководящих документов:
- ГОСТ 1497-2023 «Металлы. Методы испытаний на растяжение»;
- ГОСТ 9454-78 «Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах»;
- ГОСТ 25.502-79 «Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость»;
- ГОСТ 7268-82 «Сталь. Метод определения склонности к механическому старению по испытанию на ударный изгиб»;
- ГОСТ 25.503-97 «Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Метод испытания на сжатие».
Кроме перечисленных имеется еще ряд стандартов, определяющих методику испытаний металлов при нормальных температурных условиях.
