МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 апреля 1984 г. № 1499 дата введения установлена

01.01.86

Настоящий стандарт устанавливает метод определения энергоемкости металлических материалов и сплавов при испытании образцов на растяжение.

Стандарт не распространяется на металлические покрытия и композиции на металлической основе, имеющие анизотропию свойств материала по сечению образца от поверхности к центру, например, стали, подвергнутые поверхностному упрочнению (цементации, азотированию, борированию и т.д.).

Сущность метода состоит в растяжении цилиндрического образца из исследуемого материала и определении количества энергии, поглощенной единицей объема материала образца при пластической деформации до разрушения.

Обозначения показателей, принятые в стандарте, приведены в приложении 1.

Энергоемкость материалов используют для оценки износостойкости деталей при абразивном изнашивании без проведения испытаний (см. приложение 2).

1. АППАРАТУРА И ОБРАЗЦЫ

1.1. Испытания образцов на растяжение проводят на машинах любых типов при условии их соответствия требованиям ГОСТ 1497-84.

Форма, размеры образцов и требования к их изготовлению - по ГОСТ 1497-84.

Примечание. Для одной серии испытаний технология изготовления образцов должна быть одинаковой.

1.2. Нанесение на образцах меток, определяющих размеры базы и отпечатков для измерения деформации образцов, а также размеров отпечатков, проводят на приборах для определения твердости методом Виккерса по ГОСТ 2999-75, оснащенных координатным столиком (приложение 3). Метки не должны вызывать при последующих испытаниях разрыв образцов в местах их нанесения.

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

2.1. Образцы маркируют номером партии или условным индексом вне рабочей части l_р (черт. 1).

Черт. 1

2.2. Шероховатость рабочей поверхности испытуемого образца Ra не должна быть более 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.

2.3. Измеряют диаметр рабочей части образца d₀ с погрешностью не более 0,1 мм по ГОСТ 1497-84. По результатам измерений определяют начальную площадь поперечного сечения образца в рабочей части A₀, м², и заносят в протокол испытаний (приложение 4).

2.4. Установленную по ГОСТ 1497-84 начальную расчетную длину l₀ ограничивают метками с погрешностью не более 1 мм (см. черт. 1).

2.5. По всей начальной расчетной длине образца наносят через (1 ± 0,1) мм прямоугольные отпечатки алмазной пирамидой по ГОСТ 2999-75 под нагрузкой 50 Н для материалов твердостью не более 200 HV, под нагрузкой 100 Н для материалов твердостью выше 200 HV. Одну из диагоналей отпечатка при этом ориентируют вдоль линии действия растягивающей нагрузки.

2.6. Измеряют диагонали отпечатков, ориентированные вдоль линии действия растягивающей нагрузки, с погрешностью по ГОСТ 2999-75, определяют среднеарифметическое значение и заносят в протокол испытаний.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Условия нагружения образца - по ГОСТ 1497-84.

Примечание. При наличии в технической документации указаний на условия нагружения в протоколах испытаний должна быть указана скорость перемещения подвижного захвата испытательной машины.

3.2. При испытаниях непрерывно регистрируют усилие на образце и его деформацию до разрушения. Типичный вид диаграммы растяжения «усилие - деформация» для стали приведен на черт. 2.

Примечание. Образцы, которые в процессе испытаний разрушаются за пределами рабочей части (см. черт. 1) или у которых в процессе испытаний обнаруживают дефекты (внутренние трещины, расслоения и т.п.), бракуют.

ОС - прямолинейный участок диаграммы растяжения; ВK - линия условной разгрузки образца в начале образования шейки; SM - линия условной разгрузки образца в момент разрушения; А₁ - площадь участка диаграммы, соответствующего деформации образца от начала нагружения до начала образования шейки (1 этап нагружения), мм²; А₂ - площадь участка диаграммы, соответствующего деформации образца от начала образования шейки до разрушения (2 этап нагружения), мм²; F - максимальное усилие на образце, Н; BL - отрезок, соответствующий максимальному усилию на образце, мм; Dl - приращение начальной расчетной длины образца - суммарная деформация образца, соответствующая точке S диаграммы, м; ОМ - отрезок, соответствующий суммарной деформации образца, мм

Черт. 2

3.3. Количество повторных испытаний должно быть не менее трех.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Площадь под диаграммой растяжения образца делят на участки. Из точек В и S диаграммы проводят линии условной разгрузки образца BK||СО и SM||СО (см. черт. 2). Принимают в качестве 1 этапа нагружения участок диаграммы ОСВ, площадь A_l = A_OCBK; 2 этапа нагружения - участок диаграммы BS, площадь А₂ = A_KBSM.

4.2. Определяют площади участков диаграммы А₁, А₂, мм², с погрешностью не более 10 мм² (см. черт. 2).

4.3. Измеряют коническую расчетную длину образца l_к (после испытания) в метрах с погрешностью не более 1 % измеряемой величины (ГОСТ 1497-84) и вычисляют приращение начальной расчетной длины по формуле

Dl = l_к - l₀.

4.4. Вычисляют масштаб оси усилий m_F, Н × мм^-1, и масштаб оси деформаций m_Dl, м × мм^-1, по формулам:

где F_max - максимальное усилие на образце, Н;

BL - ордината точки В диаграммы, мм;

где Dl - приращение начальной расчетной длины образца, м;

ОМ - отрезок на оси деформаций, соответствующий приращению начальной расчетной длины образца, мм.

4.5. Вычисляют энергии пластической деформации Е₁, E₂, Дж, поглощенные материалом на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:

E₁ = A₁ × m_F × m_Dl,

E₂ = A₂ × m_F × m_Dl.

4.6. Измеряют диагонали отпечатков, ориентированные вдоль линии действия растягивающей нагрузки в соответствии с п. 2.6, и вычисляют деформации материала по формуле

где D₀, D_1i - длина ориентированной вдоль линии действия растягивающей нагрузки диагонали отпечатка до и после испытания, м;

i - номер отпечатка.

4.7. По результатам определения d_i в соответствии с п. 4.6 строят график распределения деформации по начальной расчетной длине образца. Типичный вид графика распределения деформаций по длине образца для стали приведен на черт. 3.

4.8. Определяют (черт. 3): максимальную относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения d_1max; предельную относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения - ресурс пластичности металла d_max, длину образца, участвующую в деформации на 1 этапе нагружения l₁, м, и длину образца, участвующую в деформации на 2 этапе нагружения l₂, м.

Примечание. Для большинства металлов l₁ ограничено l₀.

4.9. По графику распределения деформаций (см. черт. 3) вычисляют l₁ и l₂, м, и по диаграмме растяжения (см. черт. 2) вычисляют Dl₁ и Dl₂, м.

Черт. 3

4.10. Вычисляют среднюю относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения d₁ и среднюю относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения d₂ по формулам:

где Dl₁ = OK × m_Dl, м.

где Dl₂ = KM × m_Dl, м.

4.11. Вычисляют объемы образца V₁ и V₂, м³, участвующие в деформации на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:

V₁ = l₁ × A₀,

V₂ = l₂ × A₀,

где A₀ - начальная площадь поперечного сечения, определенная в соответствии с п. 2.3, м².

4.12. Энергоемкость Е_п.д, Дж × м^-3, при пластической деформации материала вычисляют по формуле

4.13. Полученные в пп. 4.2 - 4.12 характеристики заносятся в протокол испытаний (приложение 4). За результат испытаний принимают среднеарифметическое значение результатов не менее трех повторных испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ПРИНЯТЫЕ В СТАНДАРТЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Рекомендуемое

ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНАШИВАНИИ ПО ЗНАЧЕНИЯМ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Сравнительную оценку износостойкости материалов без испытаний на абразивное изнашивание в одинаковых условиях при трении о закрепленный абразив при скоростях скольжения до 2,5 м × с^-1 и давлениях до 10 МПа проводят по номограмме (чертеж).

Износостойкость И (в условных единицах) материала в исследуемом структурном состоянии определяют по значениям его энергоемкости Е при пластической деформации в отожженном состоянии и твердости HV в исследуемом структурном состоянии по номограмме как ординату точки линии номограммы, соответствующей данному значению энергоемкости Е_п.д, имеющей абсциссу, соответствующую твердости HV исследуемого материала (см. чертеж).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ОТПЕЧАТКОВ НА ОБРАЗЦАХ

Устройство для нанесения отпечатков на образец приведено на чертеже.

Нагрузка на пирамиде в 50 и 100 Н создается твердомером типа ТП для определения твердости материалов по методу Виккерса (ГОСТ 2999-75). Устройство позволяет наносить отпечатки через (1 ± 0,1) мм по всей начальной расчетной длине образца.

1 - образец; 2 - твердомер; 3 - алмазная пирамида; 4 - столик твердомера; 5 - координатный столик; 6 - приспособление для крепления образца

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

ПРОТОКОЛ
определения энергоемкости при пластической деформации

по ГОСТ _________________

Дата _______________                                                       Исполнитель ________________

Характеристика материалов

Результаты замеров при испытании

 

Исходные данные для вычисления

Результаты испытаний

СОДЕРЖАНИЕ