4.3. Связь между твердостью и прочностью материалов

Статистическая обработка экспериментальных результатов позволила определить зависимость между твердостью по Бринеллю и пределом прочности для сырых незакаленных сталей и других металлов и сплавов. Эта зависимость описывается простым уравнением:

. (4.9)

Таблица 4.3. Значения коэффициентов «K» для различных материалов

№ п/п	Материалы	Значение «k»
1	Чугуны	0,15
2	Алюминиевые сплавы литейные	0,25
3	Алюминиевые сплавы деформируемые	0,38
4	Стальное литье	0,32-0,36
5	Малоуглеродистые кованые и горячекатаные стали	0,36
6	Высокопрочные стали	0,33
7	Аустенитные стали и медные сплавы	0,45
8	Титановые сплавы	0,30

Из таблицы видно, что значение коэффициента k в значительной степени зависит для одного и того же материала от структурного строения. Деформация алюминиевых сплавов ведет к увеличению коэффициента в 1,5 раза. Не меньший разбег коэффициента можно получить при изменении структуры стали. Если технологические процессы получения и обработки материалов надежно устойчивы, то для каждой группы материалов можно подобрать переходный коэффициент и оценивать прочность по измерению твердости. В иностранной литературе прочность, полученную таким способом, предложено называть «прочностью по Бринеллю». Такое определение прочности возможно только для пластичных вязких материалов. Для хрупких материалов эта методика не применима.

5.0. Программа и порядок выполнения работы

Работа состоит из трех частей: теоретической, методической и эксперимента.

Теоретическая часть предполагает изучение теоретического материала о свойствах и методах испытаний по рекомендуемой литературе, лекциям и данному учебному пособию, после чего необходимо ответить на входные тесты и получить допуск к работе.

Методическая часть состоит в изучении устройства, приемов работы, а также получении навыков работы на твердомерах Бринелля, Роквелла и разрывной машине Р-10 под руководством лаборанта и преподавателя.

Для выполнения экспериментальной части студент получает образцы для измерения твердости по Бринеллю и Роквеллу, а также разрывные образцы или готовые диаграммы растяжения, полученные на машине Р-10.

1. По полученной на разрывной машине «первичной» диаграмме в координатах «усилие F– абсолютное удлинениеΔl» построить условную диаграмму в координатах «напряжениеσ– относительное удлинениеε». Для этого на кривой выбрать несколько точек, для них определить по первичной диаграмме координатыFиΔl, а затем данные по усилию разделить на площадь исходного поперечного сечения образца, а данные по удлинению разделить на расчетную длину:

σ=F/S=F/45кг/мм²,.

По полученным данным строго в масштабе построить диаграмму «σ-ε».

2. По построенной вновь диаграмме определить следующие параметры: модуль упругости Е(из закона Гукаσ=Еε) по прямолинейному участку кривой, физический_Тили условный_0,2предел текучести, предел прочности_В, модуль пластичностиDпо наклону прямой, соединяющей_Т(_0,2) –_В, и статическую вязкость материалаапо формулам 4.5 и 4.6.

3. Определить твердость предложенных для испытания образцов и результат перевести, если необходимо, в единицы Бринелля.

4. На основании полученных _ВиНВдля образцов из одного и того же материала определить коэффициентkиз формулыи сравнить с данными табл. 4.3.

5. Данные для различных материалов снести в общую таблицу.