ГОСТ Р ИСО 148-1-2013 Материалы металлические. Испытание на ударный изгиб на маятниковом копре по Шарпи. Часть 1.

Материалы металлические (ММ) представляют собой кристаллические вещества, обладающие рядом специфических свойств – высокой прочностью, электро- и теплопроводностью, пластичностью, магнитной восприимчивостью и способностью упрочняться при термообработке. Если выразиться простым языком – это черные и цветные металлы, а также их сплавы.

Испытание на ударный изгиб – метод оценки склонности материала к хрупкому разрушению.

Механические свойства металлических материалов

Из всех свойств металлических материалов механические являются наиболее важными. Они характеризуют способность сопротивления воздействию внешних сил. К основным свойствам относятся:

• Прочность (способность противостоять деформациям и разрушению под действием приложенных статических и динамических нагрузок – растяжению, кручению, срезу, сжатию, изгибу);
• Твердость (сопротивление проникновению более твердого материала);
• Упругость (свойство восстанавливать первоначальную форму под нагрузкой);
• Пластичность (способность изменять форму под нагрузкой не разрушаясь);
• Ударная вязкость (способность сопротивляться ударным нагрузкам);
• Ползучесть (свойство деформироваться при приложении постоянной нагрузки);
• Усталость (постепенное разрушение материала под воздействием знакопеременных нагрузок).

Качество металлических материалов подлежит постоянному контролю, особенно в процессе его изготовления. Это достигается проведением испытаний на соответствие материала требованиям, предъявляемым НТД.

Виды нагрузок

Для оценки качества металлических материалов и прогнозирования его срока службы необходимо определить способность сопротивления разрушению при воздействии динамических нагрузок, т. е. определить ударную вязкость.

Одним из действенных методов оценки этой характеристики является метод испытания образца материала на ударный изгиб на маятниковом копре по Шарпи, схема которого представлена на рисунке (см. рис. 1).

Рисунок 1

Метод широко применяется при определении способности к отпускной хрупкости и пластичности металлических материалов в процессах горячей обработки давлением.

Определение поглощенной энергии удара

Для определения поглощенной энергии удара образцом проводятся испытания на ударный изгиб по Шарпи в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 148-1-2013.

Суть метода заключается в разрушении образца с заданным видом надреза одним ударом маятника копра.

Для испытаний подготавливают три образца (количество может изменяться в соответствии с требованиями НТД на конкретный материал), изготовленных по схеме, приведенной на рисунке (см. рис. 2). Размеры выбираются по таблице (см. табл. 1).

Рисунок 2

Таблица 1

Образцы маркируются в местах, не соприкасающихся с опорами и бойком маятника. Перед испытаниями образец кондиционируется при температуре 23 ± 2 °С не менее 30 мин.

Из оборудования для испытаний применяется маятниковый копер, конструктивные особенности которого должны оговариваться в нормативных документах. Особые требования заключаются в калибровке и ее периодичности (по ISO 148.2-2008), а также в геометрии бойка (указывается в НТД).

Процесс испытания. Образец укладывается на опоры копра так, чтобы удар бойка был нанесен со стороны, противоположной надрезу (см. рис. 3).

Рисунок 3

где: w – ширина образца; a – центр удара; b – направление колебания маятника; h – высота образца; 1 – упоры; 2 – стандартный образец; 3 – опоры.

Далее поднимают маятник, фиксируют и устанавливают в копре постоянную скорость опускания маятника. Включением копра маятник освобождается от стопора и наносит удар по образцу. Одновременно КИП фиксируют время, скорость и энергию удара маятника. Если образец не разрушился, то энергию удара оговаривают в протоколе испытаний вместе с результатами разрушенных образцов.

Испытания считаются недействительными, если часть маркировки оказалась в зоне деформации образца.

Поверхность излома оценивается по проценту вязкого сдвигового разрушения – чем он выше, тем выше ударная вязкость металлических материалов. Ударная вязкость рассчитывается как отношение затраченной энергии к площади поперечного сечения образца.

По завершении обработки полученных результатов испытаний составляется протокол, в котором указаны:

• Ссылка на настоящий стандарт;
• Идентификация образца;
• Тип надреза;
• Размер образца;
• Температура при проведении испытаний;
• Поглощенная образцом энергия удара;
• Отклонения, влияющие на результат испытания (при их возникновении).

По требованию заказчика могут включаться дополнительные требования – ориентация образца, номинальная энергия испытательной машины в джоулях, внешний вид излома и др.

Стандарт содержит шесть Приложений:

1. А. Самоцентрирующиеся клещи.
2. В. Поперечное (боковое) расширение.
3. С. Внешний вид излома.
4. D. Зависимость поглощенной энергии от температуры и температура перехода.
5. Е. Неопределенность измерения значения поглощенной энергии KV.
6. ДА. Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов (и действующим в этом качестве межгосударственным стандартам) национальным стандартам Российской Федерации.

Все Приложения являются справочными.