Сравнительное изучение характера разрушения и определение механических характеристик стали и чугуна

У подготовленных для испытания стального и чугунного образцов измеряется диаметр с точностью до 0,1 мм и результат заносится в таблицу 4.1. Наносится на цилиндрической поверхности образцов, с помощью штангенциркуля, две параллельных линии вдоль оси, кроме того, на поверхности стального образца наносится чертилкой два квадратика: один ориентирован вдоль оси, а другой под углом 45° к оси образца (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Эскиз образца

Подготавливается диаграммный аппарат к записи. Устанавливается масштаб записи и шкалу силоизмерительного устройства. Стальной образец (рис. 4.5) крепится в захватах машины, проследив за надежностью закрепления головок образца, чтобы исключить проскальзывание. Устанавливается скорость нагружения. Оба лимба (большой и малый) приводится в нулевое положение.

Включается машина и образец доводится до разрушения. Автоматически вычерчиваемая диаграмма позволяет установить связь между величиной крутящего момента и углом закручивания образца.

Характерные диаграммы кручения для стали и чугуна показаны на рисунке 4.6.

Кривая 1, имеющая вид диаграммы растяжения, соответствует мягкой стали.

Рис. 4.6. Характерные диаграммы кручения для стали и чугуна:

1 – мягкая сталь; 2 – отожженная сталь; 3 – чугун

Прямолинейный участок диаграммы указывает на прямую пропорциональность между углом закручивания и величиной крутящего момента . Затем наблюдается переход к криволинейному участку с замедленным ростом крутящего момента. Так как рост пластической деформации, сопровождается непрерывным увеличением скручивающего момента, то площадка текучести не наблюдается. Для очень мягкой отожженной стали, диаграмма имеет вид, показанный кривой 2.

Так как разрушение образца происходит без образования шейки, то диаграмма обрывается при наибольшем значении крутящего момента . Значение этого момента фиксируется одной из стрелок силоизмерительного устройства, другая стрелка после разрушения образца автоматически возвращается в нулевое положение. После того как значение занесено в таблицу 4.1, возвращают вручную в исходное положение и вторую стрелку силоизмерительного устройства.

В месте разрушения стальной образец имеет вид ровной блестящей поверхности. Продольная черта, нанесенная на поверхности образца, превращается в винтовую линию. Претерпевают изменение и квадратики, нанесенные на поверхности образца. Квадратик 2 (рис. 4.5), находящийся под действием только нормальных напряжений приобретает форму прямоугольника, вытянутого в направлении главного напряжения . Квадратик 1, находящийся под действием только касательных напряжений, своих линейных размеров не меняет, а принимает форму ромба, вытянутого в направлении .

Для чугунного образца диаграмма кручения имеет вид, показанный прямой 3 на рисунке 4.6. Характер диаграммы свидетельствует о том, что образец при скручивании не получает больших остаточных деформаций. Продольная черта, нанесенная на поверхности образца, лишь немного искривляется. Разрушение происходит внезапно и всегда по наклонному сечению. В месте разрушения хорошо видны следы отрыва металла с зернистой структурой излома.