Metall va po'latlarning mexanik xususiyatlari – parametrlar, belgilar va sinov usullari

Metall va po'latning mexanik xususiyatlari unga ta'sir qiluvchi yuklar ta'sirida materialning xatti-harakatlarini aniqlaydi. Ular, boshqa narsalar qatori, uni baholash imkonini beradi mustahkamlik, plastiklik, elastiklik, qattiqlik, qattiqlik, zarba kuchi, charchoqqa chidamlilik va sinish chidamliligiUlar ma'lum bir strukturaviy va sanoat qo'llanmalari uchun materiallarni tanlashda qo'llaniladigan asosiy mezonlar qatoriga kiradi.
Eng ko'p xabar qilingan parametrlar quyidagilarni o'z ichiga oladi: cho'zilish kuchi Rm, oqim kuchi Re yoki Rp0,2, cho'zilish A, qaytarilish Z, Yung moduli E, zarba kuchi KV/KU va qattiqlik HBW, HV va HRC.
Mexanik xususiyatlarning qiymatlari faqat material turiga bog'liq emas. Ularga uning ta'siri ham ta'sir qiladi. kimyoviy tarkibi, mikrotuzilmasi, yetkazib berish holati, issiqlik bilan ishlov berish, plastik ishlov berish, sinov harorati, namunalarni yig'ish yo'nalishi va mahsulot o'lchamlari.

Metall va po'latlarning eng muhim mexanik xususiyatlari

Zo'riqish kuchi Rm

Zo'riqish kuchi Rm materialning mexanik xususiyatlarini belgilovchi asosiy parametrlardan biridir. Bu statik cho'zilish sinovi paytida erishilgan eng yuqori muhandislik kuchlanishiga mos keladi.
Rm quyidagi formuladan hisoblanadi:
Rm = Fm / S₀
qaerda:

• Rm - mustahkamlik chegarasi,
• Fm – sinov davomida erishilgan eng katta kuch,
• S₀ – namunaning boshlang'ich ko'ndalang kesim maydoni.

Rm qiymati ko'pincha MPa da beriladi , bu yerda 1 MPa = 1 N/mm². Rm namuna sinish paytida aniq yuzaga keladigan kuchlanish bilan tenglashtirilmasligi kerak. Egiluvchan materiallar holatida, maksimal kuchga bo'yin paydo bo'lishidan va material oxir-oqibat sinishidan oldin erishish mumkin.

Re, ReH va ReL rentabellik kuchi

Yo'l berish nuqtasi materialning elastiklik xususiyatidan doimiy plastik deformatsiyaga o'tishi bilan bog'liq kuchlanishni aniqlaydi.
Aniq oqim hodisasini namoyish etuvchi materiallarda quyidagilarni aniqlash mumkin:

• ReH – yuqori rentabellik nuqtasi,
• ReL – past rentabellik nuqtasi.

Chidamlilik nuqtasi oshib ketgandan so'ng, yuk olib tashlangandan so'ng, material asl o'lchamlariga to'liq qaytmaydi.

An'anaviy rentabellik kuchi Rp0,2

Hamma materiallar ham aniq oqim nuqtasini ko'rsatmaydi. Bunday hollarda ba'zi materiallar, jumladan, quyidagilar qo'llaniladi: an'anaviy rentabellik kuchi Rp0,2.
Rp0,2 mos keladigan kuchlanishni belgilaydi 0,2% doimiy plastik deformatsiya tushirilgandan keyin namunaning uzunligini o'lchash.
Bu parametr ko'pincha zanglamaydigan po'latlar, nikel qotishmalari, alyuminiy qotishmalari va klassik oqim kuchini aniq aniqlab bo'lmaydigan boshqa materiallar uchun ishlatiladi.

A tanaffusidan keyin cho'zilish

A tanaffusidan keyin cho'zilish materialning plastikligini belgilovchi asosiy parametrlardan biridir. A qiymati namunaning sindirilgandan keyin o'lchov uzunligining boshlang'ich o'lchov uzunligiga nisbatan foizli doimiy o'sishini belgilaydi.
Uzayish quyidagi formula yordamida hisoblanadi:
A = ((L)_u - L₀) / L₀) × 100%
qaerda:

• L₀ – namunaning dastlabki o'lchash uzunligi,
• L_u – sinishdan keyin o'lchangan uzunlik.

Materiallar hujjatlari A kabi turli xil cho'zilish belgilarini va A5 kabi tarixan ishlatilgan belgilarni o'z ichiga olishi mumkin. Turli o'lchov uzunliklari bilan belgilangan qiymatlar namunaviy geometriya va sinov shartlarini hisobga olmasdan avtomatik ravishda taqqoslanmasligi kerak.

Z torayishi

Z torayishi sinish nuqtasida namunaning ko'ndalang kesim maydonining foizli qisqarishini aniqlaydi. Bu A cho'zilish bilan birga materialning parchalanishdan oldin plastik deformatsiyaga uchraganlik qobiliyatini baholash imkonini beruvchi yana bir parametrdir.
Toraytirish quyidagi formula yordamida hisoblanadi:
Z = ((S)₀ - S_u) / S₀) × 100%

Young moduli E

Young moduli E, shuningdek, elastiklik moduli deb ham ataladi, materialning chiziqli-elastik diapazondagi qattiqligini belgilaydi. Yung modulining qiymati qanchalik yuqori bo'lsa, ma'lum bir kuchlanishda elastik deformatsiya shunchalik kam sodir bo'ladi.
Yang moduli materialning mustahkamligi bilan bir xil emas. Material mos ravishda yuqori Yang modulini namoyish etmasdan ham yuqori Rm qiymatiga ega bo'lishi mumkin.

Puasson nisbati ν

Puasson nisbati ν material elastik cho'zilgan yoki siqilganda uning ko'ndalang va bo'ylama deformatsiyasi o'rtasidagi bog'liqlikni tavsiflaydi. Bu o'lchovsiz miqdor.

Kirxgoff moduli G

Kirxgoff moduli G , shuningdek, siljish moduli yoki siljish moduli deb ham ataladi, elastiklik diapazonidagi siljish kuchlanishi va siljish deformatsiyasi o'rtasidagi bog'liqlikni belgilaydi.

Ta'sir kuchi va sinish energiyasi KV va KU

Zarba bükme sinovi materialning to'satdan yuk paytida energiyani yutish qobiliyatini aniqlaydi. Charpy sinovi ma'lum bir turdagi kesikka ega namunalardan foydalanadi. Kesik turiga qarab, turli xil kesiklar qo'llaniladi, jumladan: KV va KU.
Sinov natijasi odatda quyidagicha ifodalanadi J i namuna sinishi paytida yutilgan energiyani bildiradi. Bu parametr, ayniqsa, past haroratlarda ishlaydigan materiallarni va dinamik yuklarga duchor bo'lgan tuzilmalarni baholashda muhimdir.

Materialning qattiqligi

Qattiqlik materialning mahalliy deformatsiyaga chidamliligini aniqlaydi, bu ko'pincha indenterni bosish natijasida yuzaga keladi.
Metalllarning qattiqligini sinashning eng ko'p qo'llaniladigan usullari quyidagilarni o'z ichiga oladi.

• HBW – Brinell qattiqligi,
• HV – Vickers qattiqligi,
• HRC – C shkalasi bo'yicha Rokvell qattiqligi,
• HRB – B shkalasi bo'yicha Rokvell qattiqligi,
• HK – Knoop qattiqligi.

Turli usullar bilan olingan qiymatlar to'g'ridan-to'g'ri ekvivalent emas. Konvertatsiya jadvallari ayrim hollarda, ularning ko'lami va cheklovlarini hisobga olgan holda ishlatilishi mumkin.

Charchoq kuchi

Material charchoq takroriy yoki o'zgaruvchan yuklar ta'sirida yoriqning paydo bo'lishi va rivojlanishiga olib keladigan jarayondir. Charchoqning yo'qolishi cho'zilish kuchi Rm dan sezilarli darajada past kuchlanishlarda sodir bo'lishi mumkin.
Charchoq hayotga quyidagilar ta'sir qiladi:

• yukning qiymati va tabiati,
• sikllar soni,
• sirt holati,
• choklar va stress konsentratsiyasi,
• materialning mikro tuzilishi,
• harorat,
• ish muhiti.

Materiallarning charchoq xususiyatlari ko'pincha Wöhler egri chiziqlari (SN) yordamida ifodalanadi.

K yorilishining oldini olish_IC

Sinishga chidamlilik yoriq yoki boshqa uzilishlarni o'z ichiga olgan materialning yoriqning keyingi o'sishiga qarshilik ko'rsatish qobiliyatini tavsiflaydi. Sinish mexanikasi parametrlaridan biri bu tekislik deformatsiyasi kuchlanishining intensivlik koeffitsientining kritik qiymati bo'lgan K _{IC .}

Siqish kuchi

Siqish kuchi materialning uni siqadigan yuk ta'sirida uning xatti-harakatlarini tavsiflaydi. Ushbu parametrning ahamiyati material turiga bog'liq. Mo'rt materiallar holatida, bu asosiy kuch parametrlaridan biri bo'lishi mumkin, egiluvchan metallar esa namunaning klassik sinishisiz siqish paytida sezilarli deformatsiyaga uchrashi mumkin.

Bükme kuchi

Bükülme qarshiligi materialning egilishiga olib keladigan yuk ostidagi xatti-harakatlarini tavsiflaydi. Bükülme sinovlari, boshqa narsalar qatori, materiallarni, payvandlashlarni va tayyor komponentlarni baholash uchun qo'llaniladi.

Kesish kuchi

Kesish kuchlar materialga ta'sir qilganda va bu kesish kuchlanishini keltirib chiqarganda yuzaga keladi. Kesish qarshiligi vintlar, murvatlar, perchinlar va boshqa mexanik mahkamlagichlar kabi qo'llanmalarda muhimdir.

Materialning sirpanishi

Emaklash uzoq muddatli stress ta'sirida, ayniqsa yuqori haroratda yuzaga keladigan materialning vaqtga bog'liq deformatsiyasi.
Yuqori haroratda ishlash uchun mo'ljallangan materiallar uchun faqat xona haroratida aniqlangan Rm qiymati materialning yaroqliligini baholash uchun yetarli emas.
Boshqa narsalar qatorida quyidagilar tahlil qilinadi:

• sirpanish deformatsiyasi,
• ajralish vaqti,
• sirpanishga qarshilik,
• sirpanish chegarasi,
• xususiyatlarning harorat va vaqtga bog'liqligi.

Elektr energiyasi ishlab chiqarishda, qozonxonalarda, yuqori haroratli quvurlarda, turbinalar va sanoat qurilmalarida ishlatiladigan materiallar uchun oqim parametrlari alohida ahamiyatga ega.

Elastiklik, plastiklik, egiluvchanlik va mo'rtlik

Elastiklik material elastik deformatsiya oralig'ida qolishi sharti bilan, yuk olib tashlanganidan keyin materialning asl o'lchamlariga qaytish qobiliyatini anglatadi.
Plastiklik materialning yopishqoqligini yo'qotmasdan doimiy ravishda deformatsiyalanish qobiliyatini anglatadi.
Egiluvchanlik materialning parchalanishdan oldin sezilarli darajada plastik deformatsiyaga uchrash qobiliyatini tavsiflaydi.
Mo'rtlik nisbatan kichik plastik deformatsiyada materialning sinish tendentsiyasini anglatadi.
Bu atamalar Rm, Rp0,2 yoki qattiqlik bilan almashtirilmaydi. Shunga o'xshash cho'zilish kuchiga ega materiallar butunlay boshqacha egiluvchanlik, zarba kuchi yoki sinish chidamliligini namoyish qilishi mumkin.

Rm, Rp0,2 va A – po'latning mexanik xususiyatlarini qanday o'qish mumkin?

Material kartalari ko'pincha bir qator parametrlarni o'z ichiga oladi:

• Rm - mustahkamlik chegarasi,
• Rp0,2 – an'anaviy oqim kuchi,
• A – yorilishdan keyin cho'zilish.

Bu parametrlar turli xil material xususiyatlarini tavsiflaydi va birgalikda tahlil qilinishi kerak. Masalan, Rm 900–1100 MPa, Rp0,2 min 700 MPa, A min 10% materialning belgilangan cho'zilish kuchiga erishishini, belgilangan minimal oqim kuchiga ega ekanligini va sinishdan oldin kerakli deformatsiya qobiliyatini saqlab qolishini anglatadi.

Issiqlik bilan ishlov berishning mexanik xususiyatlarga ta'siri

Xuddi shu po'lat navining mexanik xususiyatlari ishlatiladigan materialga qarab juda katta farq qilishi mumkin. issiqlik bilan ishlov berishQattiqlashuv qattiqlik va mustahkamlikni sezilarli darajada oshirishi mumkin, ammo shu bilan birga egiluvchanlik va zarba kuchini ham kamaytirishi mumkin. Temperaturalash qattiqlik, mustahkamlik va egiluvchanlik o'rtasida murosaga kelish imkonini beradi. Boshqa tomondan, tavlash, boshqa narsalar qatori, qattiqlikning pasayishiga, stressni yengillashtirishga yoki materialning mikro tuzilishidagi o'zgarishlarga olib kelishi mumkin.
Shuning uchun mexanik xususiyatlarning qiymatlari har doim birga ko'rib chiqilishi kerak yetkazib berish holati va materiallarni qayta ishlash tarixi.

Haroratning mexanik xususiyatlarga ta'siri

Metalllarning mexanik xususiyatlari harorat bilan o'zgaradi. Yuqori haroratlar, boshqa narsalar qatori, oqim kuchi va mustahkamligining pasayishiga, elastiklik modulining o'zgarishiga va sezilarli darajada siljish paydo bo'lishiga olib kelishi mumkin.
Past haroratlarda ba'zi materiallar plastik deformatsiyaga uchramaslik qobiliyatining pasayishi va mo'rt sinishlarga moyillikning ortishi kuzatilishi mumkin. Shuning uchun mexanik xususiyatlar qiymatlari quyidagilar bilan bog'liq bo'lishi kerak ular aniqlangan harorat.

Metalllarning statik cho'zilish sinovi

Mexanik xususiyatlarning eng muhim sinovlaridan biri bu statik cho'zilish sinoviSinov jarayonida namuna nazorat ostidagi sharoitlarda cho'ziladi va qurilma qo'llanilgan kuch va deformatsiyani qayd etadi.
Natijalarga asoslanib, siz boshqa narsalar qatori quyidagilarni aniqlashingiz mumkin:

• cho'zilish kuchi Rm,
• Re,
• an'anaviy rentabellik kuchi Rp0,2,
• A cho'zilishi,
• Z torayishi

Xona haroratida metallarni cho'zish sinovlari uchun asosiy standartlardan biri EN ISO 6892-1 hisoblanadi.

Mexanik xususiyatlar va material tanlash

Bir materialning boshqasidan yaxshiroq ekanligini aniqlaydigan yagona mexanik xususiyat yo'q. Juda yuqori cho'zilish kuchiga ega materialning zarba kuchi yetarli bo'lmasligi mumkin. Juda qattiq material mo'rt sinishlarga moyil bo'lishi mumkin va yuqori egiluvchanlik yoki charchoqqa chidamlilik talab qilinadigan hollarda pastroq mustahkamlikka ega material afzalroq bo'lishi mumkin.
Shuning uchun, material tanlashda, boshqa narsalar qatori, quyidagilarni tahlil qilish kerak:

• chidamlilik,
• chidamlilik,
• plastiklik,
• qattiqlik,
• zarba kuchi,
• charchoqqa chidamlilik,
• yorilishga qarshilik,
• ish harorati,
• sirpanishga qarshilik,
• atrof-muhit va korroziyali sharoitlar.

Mexanik xususiyatlar - ro'yxat

• Zo'riqish kuchi Rm
• Re, ReH va ReL rentabellik kuchi
• An'anaviy rentabellik kuchi Rp0,2
• A va A5 kengaytmalari
• Z torayishi
• Young moduli E
• Puasson nisbati ν
• Kirxgoff moduli G
• KV va KU zarba kuchi – Charpy sinovi
• Metall qattiqligi – HBW, HRC, HRB, HV va Knoop
• Charchoq kuchi va moddiy charchoq
• K yorilishining oldini olish_IC
• Siqish kuchi
• Bükme kuchi
• Kesish kuchi
• Yuqori haroratlarda materiallarning siljishi va mexanik xususiyatlari
• Metalllarning statik cho'zilish sinovi
• Stress-deformatsiya egri chizig'i