Характеристики механических свойств, определяемые при динамических нагрузках

Ударная вязкость, КС характеризует склонность металла к хрупкому разрушению. КС определяют при динамических испытаниях на маятниковом копре образцов с надрезом (рис. 9): U-образным – KCU, V-образным – KCV, в виде трещины– KCT. Определяют работу (А) по разрушению образца при ударе, отнесенную к площади поперечного сечения в месте надреза F₀:

KC = А/F₀, МДж/м².

Рис. 9. Схема маятникового копра (а) и образец (б) для испытаний на ударную вязкость

Ударная вязкость зависит от:

· размера зерна - чем мельче зерно, тем выше КС;

· типа концентратора напряжений;

· наличия вредных примесей;

· температуры (рис. 10).

Хладноломкость – свойство металла терять вязкость и хрупко разрушаться при понижении температуры. Хрупкое разрушение всегда внезапно и в эксплуатации недопустимо. Порог хладноломкости – температура (интервал температур от tв до tн), перехода вязкого разрушения в хрупкое. При этом структура излома изменяется от волокнистого, при вязком разрушении до кристаллического блестящего – при хрупком. За порог хладноломкости принимают температуру Т50, при которой в изломе имеется 50% волокон. Температура эксплуатации детали должна быть выше порога хладноломкости.

Рис. 10. Зависимость ударной вязкости от температуры

Характеристики механических свойств, определяемые при циклических нагрузках

Многие детали машин (валы, шестерни и др.) работают в условиях знакопеременных (циклических) нагрузок. Разрушение детали под действием циклических нагрузок называют усталостью, а свойство противостоять усталости – выносливостью, которая характеризуется пределом выносливости σ_-1.

Усталостные испытания проводят на машинах, создающих в образцах циклические изменения напряжения. Проводят серию испытаний при последовательно уменьшающихся нагрузках, начиная с σ₁=0,6σ_В, при этом определяют число циклов N до разрушения. По результатам испытаний строят кривую усталости σ=f(N) (рис.11) и определяют предел выносливости, σ_-1 – максимальное напряжение, которое выдерживает образец без разрушения бесконечное или базовое число циклов. Для стали за базу принимают 10⁷ циклов. Предел выносливости зависит от состояния поверхности и размера зерна: при полированной поверхности значение σ_-1 максимально, при шлифованной – меньше на 10…15%. Чем мельче зерно, тем выше σ_-1. Для повышения σ_-1 применяют методы поверхностного упрочнения.

Диаграмма изотермического распада аустенита для доэвтектоидных, эвтектоидных и заэвтектоидных сталей. Продукты распада переохлажденного аустенита и их свойства