На головну

 метод Роквелла |  експериментальна частина |  Лабораторна робота 5. Типові структури сталей та чавунів |  Технічно чисте залізо |  маркування сталей |  експериментальна частина |  Лабораторна робота 6. Вибір і обгрунтування режимів відпалу заготовок і гарту сталевих виробів |  загартування |  експериментальна частина |  Лабораторна робота 7. Вплив відпалу, гарту і відпустки на структуру і властивості стали |

Лабораторна робота 8. Твердість і ударна в'язкість стали в залежності від температури відпустки

  1.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 1 сторінка
  2.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 10 сторінка
  3.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 11 сторінка
  4.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 12 сторінка
  5.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 13 сторінка
  6.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 14 сторінка
  7.  Au, Pb, Niпрі 300 Кв залежно від концентраціон- го радіусаг -ЬпрІ 15 сторінка

Мета роботи - вивчити метод визначення ударної в'язкості стали, що дозволяє характеризувати її опір ударним, динамічним навантаженням і встановити вплив температури відпустки на ударну в'язкість, твердість і вид зламу стали.

Механічні властивості матеріалів істотно залежать не тільки від виду напруженого стану (розтягнення, кручення, вигин, стиснення), а й від швидкості прикладання навантаження.

Так, наприклад, пластичність сталей помітно знижується зі збільшенням швидкості навантаження, що в свою чергу підвищує їх схильність до крихкого руйнування, на частку якого припадає найбільша кількість аварійних випадків руйнування деталей машин і інструментів.

 Разом з тим, ряд деталей машин і інструментів працюють в умовах динамічного навантаження, тобто високих швидкостях додатка навантаження. Це, наприклад, зубчасті колеса в редукторі з великим передавальним числом або холодновисадочниє пуансони. Експлуатація таких виробів супроводжується численними ударами, що нерідко викликає крихке руйнування вироби. З цієї причини при виборі стали для виробів, що працюють в умовах ударного навантаження, необхідно враховувати не тільки її межа міцності, а й опір стали ударних навантажень.

Властивість, яке характеризує опір матеріалу ударних навантажень, називається «ударна в'язкість».

Ударна в'язкість - це питома робота руйнування матеріалу при його динамічному навантаженні (ударі).

Ударна в'язкість дорівнює відношенню роботи, витраченої на руйнування стандартного зразка і площі його поперечного перерізу:

,

де KC ударна в'язкість; K - робота, витрачена на деформацію і руйнування зразка при його зосередженому ударному вигині; F - площа поперечного перерізу зразка.

Роботу руйнування K визначають на випробувальній машині, яка називається копер. Копер - це важка фізична маятник, який гойдається навколо горизонтальній осі (див. Рис.8.1). Маятник складається з диска, вбудованого в нього ножа і трубчастої тяги.

Маятник вільно гойдається на кулькових підшипниках, закріплених на станині копра (т. О). Зразок поміщається в місці, відповідному нижньому вертикального положення маятника (т.C). На початку випробування маятник піднімають на фіксовану висоту H0 (Т.A), при цьому потенційна енергія маятника дорівнює

,

де П0 - Потенційна енергія маятника, піднятого на висоту Н0; Р - наведений до центру тяжіння вага маятника.

Потім маятник відпускають, і він робить вільне падіння до моменту зіткнення ножа зі зразком, при цьому його потенційна енергія повністю перетворюється в кінетичну.

В результаті частина кінетичної енергії витрачається на роботу руйнування зразка, а що залишилися частина - на підйом маятника в т.D (на висоту Н1).

Таким чином, різниця потенційних енергій маятника до удару П0 і після удару П1 чисельно виражає роботу руйнування, тобто

.

Схильність матеріалу до крихкого або пластичного руйнування залежить від двох чинників:

1) від співвідношення нормальних (?) і дотичних (T) напруг при його руйнуванні. Під впливом нормальних напружень матеріал руйнується відривом, тобто крихко, тоді як дотичні напруження викликають руйнування матеріалу зрушенням, тобто пластичним деформуванням;

2) від будови, тобто природи матеріалу. Наприклад, переважання металевої межатомной зв'язку над ковалентного або ж дрібнозернистий структура підвищує пластичність матеріалу.

Для того щоб виявити вплив тільки структурного фактора на опір матеріалу крихкому руйнуванню, необхідно реалізувати таку схему навантаження, при якій діяли в основному нормальні напруги ?, а частка дотичних напружень t була б мінімальною.

З цією метою на зразку роблять надріз (див. Рис.8.2), в вершині якого при ударі формується сложнонапряженное стан, близький до всебічного розтягування, відомо, що при цьому ?®мах, А t®0.

Крім того, надріз забезпечує руйнування зразків навіть з вельми пластичних матеріалів, тобто мають невисоку твердість (наприклад, з обпаленого сталі), а також дозволяє концентрувати енергію удару в його вершині.

Так як роль надрізу при визначенні ударної в'язкості велика, то застосовують стандартні зразки з встановленими видами надрізів.

На практиці при випробуваннях на ударну в'язкість найбільше застосування знайшли стандартні зразки з «U» - образним або «V» - образним надрізами. Ескіз одного зі стандартних зразків з «U» - образним надрізом наведено на рис.8.2.

Залежно від використовуваного зразка ударна в'язкість позначається KC - для зразків без надрізу, KCU або KCV - для зразків з «U» - або «V» - образними надрізами відповідно.

 Випробування зразків без надрізу проводять в тому випадку, якщо потрібно визначити ударну в'язкість матеріалів з високою твердістю, таких як інструментальні стали, тверді сплави, кераміка та ін.

При випробуванні зразків з надрізом їх розташовують на опорах копра (т. З на рис.8.1) таким чином, щоб удар ножа припадав з боку, протилежного надрізу. Тільки при такому розташуванні зразка надріз виявиться в зоні розтягуючих напружень.

Так як значення ударної в'язкості сильно залежать від розмірів і форми зразка, то величина ударної в'язкості не є розрахунковою характеристикою, а служить для порівняльної оцінки різних матеріалів і, перш за все, сталей. Наприклад, при однакових значеннях межі міцності sв двох порівнюваних сталей більш краща для виготовлення деталі, що працює в умовах ударного навантаження, та сталь, чия ударна в'язкість вище.

Застосування стандартних зразків, що забезпечують однакову і жорстку схему навантаження (s >> t) всіх матеріалів, дозволяє надійно встановити вплив структурного фактора, тобто будови і, отже, режимів термічної обробки на їх опір крихкому руйнуванню.

Остаточна структура стали формується в ході відпустки деталей машин і інструментів, тому вплив температури відпустки на величину ударної в'язкості має важливе значення в практиці термічної обробки.

З цієї причини практична частина роботи полягає у встановленні закономірності впливу температури відпустки на ударну в'язкість, твердість і межа міцності стали. Крім того, результати цієї роботи дозволять співвіднести ці властивості і структуру відпущеної сталі, яка визначає ці властивості.

Поєднання максимальної ударної в'язкості і високої міцності стали є найкращим для багатьох деталей машин і верстатів, що працюють в умовах динамічного навантаження (ударів). До таких деталей відносять: осі; шестерні; вали; колінчаті вали та ін. Всі ці деталі виготовляють з конструкційних сталей марок: 35; 40, 45, 50, 40Х, 40ХН; 40ХФА; 38ХГН; 40ХНР; 35ХГСА; 40ХН2МА і ін. Після механічної обробки вироби з цих сталей піддають гарту і високому відпуску. Таку термічну обробку, що складається з двох операцій, називають поліпшенням, а стали, що піддаються цій обробці, називають поліпшується сталь.

Після поліпшення структура стали - сорбіт, який має такі властивості: твердість - 30 ... 35HRC; межа міцності sв~ 900 ... 1000МПа, Тоді як ударна в'язкість різних сталей може змінюватися в значно ширших межах.



 експериментальна частина |  експериментальна частина
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати