Методы испытания стали

1. Методы испытания стали
2. Способы установки механических свойств сплава 
3. Особенности и методы динамических испытаний стали
4. Определение твердости стали и металлов
5. Нормативные требования по образцам 

Испытания образцов проводятся разрушающими и неразрушающими методами.  Обычно применяются оба. Данные получают опытным путем в лабораторных условиях, в первом случае, с помощью экстензометров — датчиков деформации. Эти приборы измеряют степень повреждения для расчета рабочих показателей материала (сопротивления) по источнику нагрузки и силе воздействия. Они бывают пневматические, лазерные, видео. Во втором, — анализируются магнитные и электрические свойства стали, при сохранении целостности структур.  

Результаты проведенных исследований, необходимы для установки следующих пределов: 

• пропорциональности — определяется напряжение холодного деформирования, при котором закона Гука прекращает действовать; 
• прочности — максимальная нагрузка до разрушений; 
• текучести — измерение сил при их постоянном воздействии, до изменения исходного взаимного положения частиц сплава.  
• напряжения разрыва — получают реальные и условные значения; 
• удлинения (пластичности) — соотношение первичных параметров и после проведения эксперимента, т.е. значение расхождения остаточного вытягивания и сужения.  

При вычислении предела прочности превышение показателей временного сопротивления разрыву приводит к разрушениям. В некоторых случая текучесть устанавливается условно при изменении габаритов образца до 0,2%. Обозначается этот предел — Ϭт. По прочности — Ϭв. Напряжение разрыва — Ϭр. 

Выделяют несколько вариантов исследований: 

1. На разрыв или растяжение. Испытания проводятся на станках — горизонтальных или вертикальных. Как правило, используют цилиндрические стержни соответствующего диаметра и сечения. С помощью установок определяется сила воздействия до разрушения. Снятые данные выводятся на экран. 

2. На давление. Опыт проводится посредством пресса. Он сдавливает стальной образец со всех или определенных сторон. Принцип снятия показателей аналогичен предыдущему аппарату.  
    

3. На изгиб. В данном случае используется станок для замера силы растяжения. Он оснащен вспомогательной конструкцией, позволяющей прилагать точки изгиба, т.е. задавать величину угла. Берутся показания силы воздействия — при критической деформации до состояния невозврата или полного разрушения.  
    
   

4. На скручивание. Концы образца фиксируются в противоположных сторонах станка, которым осуществляется разноскоростное и разнонаправленное движение.  

В дополнение по типу воздействия различают статические и динамические методы. Первая механика подразумевает меньшее влияние деформационных скоростей. Вторая — большее, соответственно.  

Исследования проводятся согласно обновлениям по ГОСТ 9454-78. Обычно используются изделия квадратного сечения, размерами 10Х10. Суть методики в испытании на излом. Принцип анализа лежит в резком механическом воздействии на образец и снятия полученных результатов, анализируя изменения состояния материала под микроскопом. Это также позволяет установить степень противодействия сплава внезапным ударным нагрузкам.  

Виды профиля для исследований: 

• с помощью V-образного определяются эксплуатационные показатели изделий, применяющихся в наиболее ответственных, нагруженных и важных конструкциях — несущих, опорных, габаритных и т.п.; 
• U-образный — внутренняя основа стержня; 
• Т-образный необходим для исследования образцов предположительно для эксплуатации в условиях, где требуется повышенное сопротивление к росту трещин. 

U-образный стержень применяется для определения норм образцов с V-образным надрезом.  

Результаты динамических испытаний, в том числе, необходимы для расчета ударной вязкости материала — его сопротивления к переменным нагрузкам. По регламенту, исследования обязаны проводиться в строгом соответствии с правилами, прописанными ГОСТом, при различных температурных режимах (нормальные, повышенные и пониженные). Соблюдение нормативов — залог качества и надежности будущих изделий.  

Данный параметр представляет собой такое свойство сплавов, как сопротивление поверхностных слоев материала к пластической деформации.  

Испытание стальных образцов на твердость — один из основных метод оценки качества термообработки профиля.  

По методу Бринелля 

В его основе — внедрение стального шара небольших габаритов в плоскую поверхность под высокой нагрузкой. Таким образом, устанавливается число твердости, обозначающееся НВ, как  соотношение сил воздействия к сферической поверхности отпечатка.  

По методу Роквелла 

Обозначается — HR. Техника основана на статических нагрузках. Анализ проводится путем вдавливания наконечника с определенно силой воздействия на поверхность (проникает внутрь). При испытании материалов с твердостью 450 HR и менее, в качестве стержня используется  стальной шарик. При таком методе твердость обозначается — HRB. При применении алмазного конуса — HRA или HRC (согласно силам). 

По методу Виккерса 

Обозначается показатель — HV. Устанавливается твердость с помощью алмазной четырехгранной пирамиды, путем статического вдавливания ее в поверхность. В процессе, посредством микроскопа (составная часть прибора Виккерса), измеряется отпечаток с точностью до 0,001 мм.  

По методу Шора 

Суть его в определении твердости материала путем воздействия бойка, который падает на поверхность с определенной высоты. Рассчитывается сила удара с учетом веса «снаряда». В свою очередь высота отскакивания бойка, позволяет оценить предел твердости образца, которая пропорциональна ей и указывается в условных единицах.  

Они могут отбираться из товарной партии или изготавливаться специально для проведения испытаний. Обычно используются образцы прямоугольного или круглого сечения. Нормативной документацией регламентируются типоразмеры и способы механической обработки подопытных изделий. Основным условием является однородность их размеров и свойств: 

• длина; 
• соосность; 
• степень и качество обработки без дефектов и деформаций. 

Шероховатость плоскостей нормируется. Длина образцов круглого сечения классифицируется на два типа — короткие диаметры (4-5) и нормальные (10). Обычно используются изделия с Ø 6, 10 и 20 мм.  

Предварительно перед исследованием проводятся замеры в трех местах и в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Ширина и длина — центр плоскости. Площадь сечения устанавливается с точностью 0,5%. Допустимая погрешность для длины — 0,1 мм, для измерений в целом — 0,5 мм.