1.3. Основные механические характеристики материалов

Механические свойства материалов устанавливают опытным путем, испытывая образцы на растяжение. Затем диаграмму растя­жения перестраивают в координатах и . Как видно из рис. 2.6, она имеет такой же вид, как и в координатах F, Δl (см. рис. 2.4), но эта кривая будет характеризовать уже не свойства образца, а свойства материала. Отметим на этой диаграмме характерные точки.

Наибольшее значение напряжения, до которого материал следу­ет закону Гука, называется пределом пропорциональности σ_п.

Упругие свойства материала сохраняются до значений напря­жения, называемого пределом упругости. Под пределом упругости σ_у понимается такое наибольшее значение напряжения, до которого материал не получает остаточных деформаций.

На практике предел пропорциональности и предел упругости трудно поддаются замеру, поэтому значения _п и _у в справочные данные по свойствам материалов обычно не включаются.

Более определенной характеристикой является предел текуче­сти. Под пределом текучести понимается такое значение напряжения, при котором рост деформации происходит без заметного уве­личения нагрузки. В тех случаях, когда на диаграмме отсутствует явно выраженная площадка текучести, за предел текучести услов­но принимают такое значение напряжения, при котором остаточ­ная деформация составляет 0,2%. В этом случае условный предел текучести будет обозначаться через σ_0,2 .Если необходимо отли­чить предел текучести при растяжении от предела текучести при сжатии, то в обозначение вводится дополнительный индекс «р» или «с» (σ_тр и σ_тс). Предел текучести легко определяется экспери­ментально, поэтому он является одной из основных механических характеристик материала

Рис. 2.6

Отношение максимальной силы, которую способен выдержать образец, к его начальной площади поперечного сечения называет­ся пределом прочности, или временным сопротивлением разрыву - σ_вр (сжатию - σ_вс). Следует заметить, что σ_вр не является тем значени­ем напряжения, при котором разрушается образец. Фактическое напряжение, при котором образец разрушается, будет больше, так как площадь поперечного сечения в этот момент меньше первона­чальной площади вследствие образования шейки (на диаграмме напряжение подсчитывается относительно первоначальной площа­ди поперечного сечения образца). Значение σ_вр является сравни­тельной характеристикой прочностных свойств материалов и часто используется при расчетах.

При испытаниях на растяжение определяется еще одна характе­ристика материала - так называемое удлинение при разрыве δ %.

Удлинение при разрыве представляет собой значение средней остаточной деформации, которая образуется к моменту разрыва на определенной стандартной длине образца. За стандартную длину образца принимают либо

l₀ = 10 d, либо l₀ = 5d, где d - диаметр образца.

Значения механических характеристик некоторых наиболее часто встречающихся материалов приведены в табл. 2.1.

Материал	Напряжение, Н/мм2				Е , Н/мм2	δ % l0 = 5d	μ
	σтр	σтс	σвр	σвс
Сталь малоуглеродистая Сталь 30 незакаленная Сталь 30 закаленная Сталь 45 незакаленная Сталь 45 закаленная Сталь У8 незакаленная Сталь У8 закаленная Сталь 30ХГС закаленная Сталь 40ХНВ закаленная	250 330 1030 370 1040 250 700 1400 1720	250 330 900 370 970 430 700 1400 2100	390 530 1100 620 1080 630 1100 1620 2050		2,0·105 2,0·105 2,0·105 2,0·105 2,0·105 2,0·105 2,0·105 2,0·105 2,0·105	42 28 11 24 13 25 16 10 10	0,25... ...0,35
Чугун серый СЧ28	140	310	150	640	0,7·105	0,6
Титан технический	520	520	600		1,1·105	23
Медь отожженная	55	55	220		1,1·105	46	0,34
Медь прутковая	250	250	320		1,1·105	15
Латунь	330	330	450		1,2·105	17
Бронза	110	110	136		1,2·105	7,5
Алюминий	50	50	84		0,7·105	35	0,26... ...0,36
Дюраль	340	340	540		0,75·105	13
Текстолит	75	115	127	168	0,03·105	1,5