Параметры пластичности.
Требования производителей арматуры, компонентов железнодорожного полотна, машин, механизмов, строительных металлоконструкций к характеристикам стали непрерывно повышаются. Конструкторов и производственников наряду с прочностными критериями интересуют параметры пластичности, одним из показателей которых является относительное сужение. Чем выше сужение, тем пластичней материал, тем легче и податливей металлический сплав в механической обработке.
Но одновременно с ростом пластичности падает прочность и способность сопротивляться совокупности эксплуатационных нагрузок. Чтобы подобрать марку стали или сплава, приемлемую по технологичности и цене, но с достаточной для длительной эксплуатации прочностью, нужны точные значения характеристик пластичности.
Зависимость пределов прочности от относительного сужения.
Во время обработки металлической заготовки методом ковки, прокатки, горячего или холодного прессования первоначальная кристаллическая решетка видоизменяется из-за смещения атомов. Естественное следствие деформации – нарушение и ослабление структурных связей. Аналогичные процессы происходят в несущих деталях и элементах конструкций, работа которых сопровождается приложением растягивающего усилия.
Разрушение металлического изделия происходит при максимальном временном сопротивлении, которое именуется пределом прочности. Ему предшествует появление «шейки» – сокращение площади сечения до предельных значений, когда поперечная деформация завершается разрывом. «Шейка» формируется резко, но перед ее появлением одновременно с удлинением растягивающейся металлической детали происходит постепенное сужение ее сечения.
Относительное сужение – характеристика, определяющая разницу между первоначальной площадью сечения образца и ее размером в момент разрыва, отнесенную к первоначальной величине. Характеристика выражается в процентах. У металлов этот параметр существенно различается.
На величину относительного сужения влияют температурные условия. Причем при охлаждении характеристики пластичности незначительно уменьшаются, а при нагревании существенно увеличиваются. Для деталей и элементов конструкций, эксплуатируемых вне помещений, испытания с целью получения характеристики пластичности проводятся при пониженных, нормативных и повышенных температурах.
Порядок лабораторных работ для определения параметров пластичности декларируют:
- ГОСТ 1497-84. Исследования проводят в помещениях, уровень влажности и температурный фон не ограничен, соответствует рекомендациям СанПин.
- ГОСТ 9651-94. Тестирование образцов выполняют после их нагрева до температуры, заданной нормативными документами на металлопродукцию, но не свыше +1200º C.
- ГОСТ 11150-84. Работы по изучению относительного сужения выполняют после охлаждения образца до показателей, указанных в нормативно-технической документации на металлоизделия, но не ниже -100º C.
Образцы для испытаний при всех температурных вариациях заготавливают в виде цилиндров или плоских листов. Размеры испытуемых заготовок указаны в таблицах ГОСТа 1497-84. Конфигурацию удерживаемых захватами головок определяет способ фиксации в разрывной машине.
Аппараты и приспособления для определения относительного сужения.
Для получения точных значений относительного сужения и сопутствующих характеристик прочности и пластичности потребуются следующие установки и инструменты:
- Универсальная машина. Многофункциональная лабораторная установка предназначена для проведения всех вариантов статических испытаний. Оборудование растягивает, изгибает, сжимает, перекручивает образцы из всех видов используемых в промышленности материалов.
- Камера охлаждения. В герметичной рабочей камере прибора формируются необходимые для охлаждения образцов температурные условия. Устройство равномерно поставляет холод необходимой для исследований температуры. Степень охлаждения регулируется с высокой точностью. Аппарат дополняется механизмом, обеспечивающим установку и удаление охлажденных образов в зону испытаний без участия лаборантов.
- Муфельная печь. Прибор разогревает испытуемые образцы до степени, имитирующей стандартные, средние и высокотемпературные эксплуатационные условия. Рабочая камера и контактирующие с образцами детали выполнены из жароустойчивых стальных сплавов.
- Экстензометры. Снабженные датчиками измерительные приборы требуются для фиксации деформационных изменений в период перед разрушением.
- Измерительные инструменты. Штангенциркуль и линейка с четко нанесенной шкалой – приспособления, которые необходимы для регистрации геометрических показателей после разрыва.
Компетентные менеджеры компании "ГОСТ" готовы проконсультировать и оказать ценную помощь в выборе оборудования для проведения испытаний: рекомендации опытных сотрудников помогут сэкономить время.
