2.5 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 σ, а по оси абсцисс – относительные удлинения ε.
Пока
растягивающие напряжения не достигают
некоторой величины
,
диаграмма представляет собой прямую
линию, т .е. относительные удлинения ε
прямо пропорциональны напряжениям σ;
иными словами, до этого предела справедлив
закон Гука. Напряжение
называется пределом пропорциональности.
Рис. 2.11
После
достижения предела пропорциональности
деформации ε 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
45о.
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