ГОСТ 473.7-81 Изделия химически стойкие и термостойкие керамические. Метод определения предела прочности при разрыве

Изделия химически стойкие и термостойкие керамические представляют собой материалы высокой плотности и низкой пористости, устойчивые к воздействию агрессивных сред и высоких температур.

Керамика – это группа поликристаллических материалов, состоящая из неметаллов с металлами или друг с другом.

Свойства керамики

Керамика с промышленного рынка постепенно вытесняет металлы и их сплавы, поскольку характеризуется относительно низкой стоимостью и надежностью изделий. Немаловажную роль играют большие запасы сырья для производства материала.

Керамика обладает рядом эксклюзивных свойств. Свойствами, представляющими наибольший интерес, являются:

• Прочность;
• Износоустойчивость;
• Химическая стойкость;
• Термостойкость;
• Диэлектрические качества.

Прочность керамики на сжатие превышает прочность многих металлов. Такое явление обусловлено прочными и жесткими ионными и ковалентными связями. Материал превосходно выдерживает деформацию на сжатие. В то же время у керамики очень низкая способность противостоять растяжению и изгибающим нагрузкам.

Износоустойчивость. Керамика обладает низким коэффициентом трения, что способствует снижению износа и фрикционного нагрева.

Химическая стойкость. Материал нейтрален к большинству химически активных веществ, устойчив к воздействию агрессивных сред.

Термостойкость. Керамические материалы способны выдерживать высокие температуры без деформаций и разрушений. Например, конструкционный тип керамики выдерживает температуры выше 3 000 °С неограниченное время.

Диэлектрические свойства. Керамика абсолютно не проводит электрический ток, является диэлектриком.

В зависимости от свойств керамика делится на пять основных типов:

1. Конструкционная;
2. Огнеупорная;
3. Электротехническая;
4. Магнитная;
5. Абразивная.

Свойства и типы материала определили области его применения.

Изделия из керамики

Керамика применяется практически во всех областях народного хозяйства. Так, в строительстве всем хорошо знакома керамическая плитка для облицовки стен, покрытия полов, сантехнические элементы.

Настенная керамическая плитка

Без огнеупорной керамики не обходится металлургическая промышленность, сталелитейное производство, стекольная отрасль.

Огнеупорная кладка внутри сталеплавильной печи

Широкое применение в различных сферах деятельности человека нашли изделия из электротехнической керамики. Нагревательные элементы, изоляторы, конденсаторы, корпуса полупроводников – все это керамика.

Секционные нагреватели (ТЭНы)

В медицине благодаря 100 % совместимости с организмом приобрели известность керамические коронки (керамические зубы), импланты различного назначения.

Все изделия из керамики отличаются долговечностью и выносливостью. Несмотря на эти аспекты, подтвержденные многолетней эксплуатацией, соответствие материала требованиям НТД, в процессе производства проверяется проведением различных испытаний.

Испытания керамических изделий

Изделия химически стойкие и термостойкие подвергаются различным испытаниям их качества. В качестве примера рассмотрим методику проведения испытаний на определение предела прочности при разрыве, установленную ГОСТ 473.7-81.

Суть метода заключается в определении растягивающей нагрузки, вызывающей разрыв образца в опасном сечении.

Для проведения испытаний используется следующая аппаратура и оборудование:

1. Испытательная машина, обеспечивающая измерение нагрузки с погрешностью не более 2 % (подбирается по ГОСТ 28840-90) – для создания нагрузки на образец;
2. Штангенциркуль (по ГОСТ 166-89) – для измерения диаметров в месте разрушения;
3. Бумага чертежная (по ГОСТ 597-73) – для изготовления прокладок в захватах испытательной машины.

При подготовке к испытаниям методом формовки, образцы изготавливаются по схеме, приведенной на рисунке в количестве, определяемом НТД на конкретный испытываемый материал (изделие). Поверхность образца не должна иметь видимых визуально дефектов (сколов, трещин, вмятин и др.).

Стандарт допускает отклонение указанных на схеме размеров ± 3 мм по высоте и ± 2 мм в диаметре.

Процесс испытания. Образец фиксируется в захватах испытательной машины в прокладках из чертежной бумаги. Включением машины создается нагрузка, возрастающая до разрушения образца в опасном сечении. КИП машина фиксирует значение нагрузки, при которой произошел разрыв. Затем, образец извлекается из зажимов и производится измерение его диаметров в перпендикулярных направлениях в месте разрушения с точностью до 0,1 мм для вычисления площади разрыва. В случае, когда разрушение образца произошло за пределами опасного сечения, результат испытания не зачитывается и производится испытание на новом образце.

Далее производится обработка результатов испытания. Предел прочности при разрыве считается математическим путем (по формулам). Окончательным результатом является среднеарифметическое значение всех испытанных образцов.