Основные показатели прочности металла

Главным методом определения характеристик прочности металла считается испытание на статическое растяжение. Без этого теста современная металлопродукция попросту не выпускается.

Суть исследования

Для проведения данного исследования аккредитованная испытательная лаборатория берет металлический образец, имеющий форму пластины или цилиндра. Его растягивают, не меняя скорость растяжения во время всего испытания. Тест считается завершенным, когда происходит разрыв образца на части. В процессе растяжения разрывная машина с помощью своих датчиков устанавливает габариты взятого экземпляра и уровень нагрузки, которую оказывает на него. Эти данные отображаются в диаграмме.

Уровень нагрузки, предлагаемой машиной, подбирается относительно класса прочности металла. Всего таких уровней 3, а характеризуются они максимальным растягивающим усилием. Усилие первого уровня равняется 5 тоннам, а последнего – 40 тоннам.

В ходе испытания на статическое растяжение фиксируется несколько характеристик:

• пределы прочности и текучести (Мпа);
• относительное удлинение (%).

Подробнее о характеристиках металла

Предел прочности материала является базовым параметром, выражающим отношение нагрузки, спровоцировавшей разрыв, к площади сечения исследуемого элемента.

Предел текучести – это параметр, характеризующий верхнюю границу нагрузки на металл, которую можно приложить к нему без наступления необратимой деформации образца. Деформация структуры экземпляра начинается относительно быстро во время растяжения, но до определенного момента имеет обратимый характер за счет своей упругости. Но существует граница растяжения, преодолевая которую, образец не может вернуться в первоначальную форму. Этот процесс называется необратимой пластической деформацией. Напряжение, после которого началась необратимая деформация, фиксируется датчиками. Затем этот показатель учитывается во время описания характеристик экземпляра. Когда рассчитываются параметры несущих конструкций, инженеры больше внимания уделяют показателям предела текучести, а не прочности.

Пластическая деформация

Одна из характерных особенностей пластической деформации – четкая локализация. Металлическая пластина сужается и разрывается в центральной части, куда приходится самая большая нагрузка. Площадь сечения образца уменьшается до появления микротрещин и последующего разрыва.

Момент, когда начинает сокращаться площадь сечения и образуется «шейка», считается пределом прочности материала. Когда эта точка пройдена, усилий для дальнейшего растяжения требуется меньше.

Характеристики пластичности

Относительное удлинение означает разницу между стартовой и окончательной длиной элемента. Этот показатель указывает на способность металла подвергаться деформации пластической до момента, когда происходит разрушение. Даже если разные металлы имеют сопоставимый предел прочности, показатели удлинения у них могут разниться.

К примеру, относительное удлинение ковкого чугуна некоторых марок составляет 5 процентов или меньше. У конструкционной стали 09Г2С этот показатель в 4 раза выше. Предел прочности обоих материалов одинаковый - 490 МПа.

Достижение высокой прочности с сохранением достаточной пластичности материала – одна из основных целей металлургической промышленности. Для реализации цели подбираются подходящие химические составы стали, совершенствуются производственные технологии, подбираются новые режимы выплавки, механической, термической и химической обработки. В совокупности эти методы позволяют получить чистую, однородную, мелкозернистую сталь без дефектов структуры.