Диаграммы растяжения и сжатия

Механические характеристики материалов (т.е. величины, характеризующие их прочность, пластичность и т. д., а также модуль продольной упругости и коэффициент Пуассона) определяются путем испытаний специальных образцов, изготовленных из исследуемого материала.

В процессе испытания специальное устройство автоматически вычерчивает график, изображающий (в прямоугольной системе координат) зависимость между действующей на образец продольной силой и удлинением (или укорочением) образца, т. е. вычерчивает диаграмму в координатах «сила — удлинение». Для изучения свойств материала значительно удобнее иметь диаграммы, построение в координатах «напряжение — относительная деформация».

На рис. 2.11 представлена диаграмма растяжения* малоуглеродистой стали (марки Ст.3); по оси ординат отложены напряжения у, а по оси абсцисс — относительные удлинения е.

Пока растягивающие напряжения не достигают некоторой величины, диаграмма представляет собой прямую линию, т .е. относительные удлинения е прямо пропорциональны напряжениям у; иными словами, до этого предела справедлив закон Гука. Напряжение называется пределом пропорциональности.

Рис. 2.11.

После достижения предела пропорциональности деформации е растут не прямо пропорционально напряжениям, а быстрее. Начиная с того момента, когда напряжения достигнут некоторой величины, деформация растут без увеличения напряжений, и на диаграмме получается участок, параллельный оси абсцисс. Это явление называется текучестью материала, а напряжение — пределом текучести. Участок диаграммы, параллельный оси абсцисс, называется площадкой текучести. При текучести стали от шлифованная блестящая поверхность образца становится матовой, и на ней можно обнаружить появление линий, наклоненных к его оси под углом примерно 45^о.

Металлографические исследования показывают, что текучесть сопровождается сдвигами в кристаллах стали; следами этих сдвигов являются линии Чернова.

При дальнейшем растяжении образца напряжения (а следовательно, и растягивающая сила) вновь начинают повышаться. Участок диаграммы 1−3 от конца площадки текучести до наивысшей точки (см. рис. 2.11) называют зоной упрочнения.

Наибольшее условное напряжение, выдерживаемое образцом, называется пределом прочности, или временным сопротивлением, и обозначается (применяется также обозначение). Это напряжение соответствует точке 3 диаграммы. Последующее растяжение образца сопровождается уменьшением растягивающей силы. Следовательно, предел прочности представляет образец, к первоначальной площади его поперечного сечения. После достижения временного сопротивления на образце наблюдается местное суждение; образуется так называемая шейка (рис. 2.12), в пределах которой и происходит затем разрыв образца. При этом условное напряжение в образце (определяемое делением величины растягивающей силы на первоначальную площадь поперечного сечения образца) уменьшается соответственно уменьшению величины растягивающей силы (участок 3−4 на рис. 2.11).

Рис. 2.12.