Lực căng là một thử nghiệm tính chất cơ học đơn giản. Trong khoảng cách thước đo thử nghiệm, ứng suất là đồng đều, việc đo ứng suất, biến dạng và các chỉ số hoạt động ổn định, đáng tin cậy và thuận tiện cho việc tính toán lý thuyết. Thông qua thử nghiệm kéo, có thể đo được các chỉ số cơ bản nhất trong quá trình biến dạng đàn hồi, biến dạng dẻo và đứt gãy, chẳng hạn như môđun đàn hồi dương E và cường độ chảy σ 0,2. Điểm năng suất. Độ bền kéo σ b. Tốc độ kéo dài sau khi đứt gãy δ Và giảm diện tích ψ Vv. Các chỉ số cơ học thu được trong thử nghiệm kéo, chẳng hạn như e σ 0,2 、 σ s 、 σ b 、 δ 、 ψ v.v. Các chỉ số cơ bản vốn có của vật liệu và là cơ sở chính trong thiết kế kỹ thuật.

Mối quan hệ giữa biến dạng dẻo kim loại và độ bền kéo

Đối với hầu hết các vật liệu kim loại, trong vùng biến dạng đàn hồi, ứng suất và biến dạng trở nên tỷ lệ thuận. Khi ứng suất hoặc biến dạng tiếp tục tăng, đến một thời điểm nào đó, biến dạng sẽ không còn tỷ lệ với ứng suất tác dụng nữa.

Tại thời điểm này, liên kết với các nguyên tử ban đầu liền kề bắt đầu phá vỡ và được biến đổi bằng một nhóm nguyên tử mới. Khi điều này xảy ra, vật liệu sẽ không trở lại trạng thái ban đầu sau khi loại bỏ ứng suất, tức là biến dạng là vĩnh viễn và không thể phục hồi, và khi đó vật liệu sẽ đi vào vùng biến dạng dẻo (Hình 1).

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 2
Hình 1 Sơ đồ biến dạng dẻo

Trên thực tế, rất khó để xác định chính xác điểm mà vật liệu chuyển từ vùng đàn hồi sang vùng dẻo. Như trong Hình 2, một đường thẳng song song với biến dạng 0,002 được vẽ. Đường cong ứng suất-biến dạng được cắt ngắn bởi đường này và ứng suất chảy được xác định là cường độ chảy. Cường độ chảy bằng ứng suất tại đó xảy ra biến dạng dẻo đáng kể. Hầu hết các vật liệu không đồng nhất, cũng không phải là vật liệu lý tưởng hoàn hảo. Sản lượng của vật liệu là một quá trình, thường đi kèm với quá trình làm việc chăm chỉ, vì vậy nó không phải là một điểm cụ thể.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 3
Hình 2 đường cong ứng suất-biến dạng

Đối với hầu hết các vật liệu kim loại, đường cong ứng suất-biến dạng trông tương tự như thể hiện trong Hình 3. Khi bắt đầu tải, ứng suất tăng từ 0 và biến dạng tăng tuyến tính. Cho đến khi vật liệu sinh ra, đường cong bắt đầu lệch khỏi tuyến tính.

Tiếp tục tăng ứng suất và đường cong đạt giá trị lớn nhất. Giá trị lớn nhất tương ứng với độ bền kéo, là giá trị ứng suất lớn nhất của đường cong, được biểu thị bằng m trong hình. Điểm đứt gãy là điểm tại đó vật liệu bị vỡ cuối cùng và được biểu thị bằng F trong hình.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 4
Hình 3 Sơ đồ của đường cong ứng suất-biến dạng kỹ thuật

Thiết bị thử nghiệm ứng suất-biến dạng điển hình và hình dạng hình học của mẫu thử nghiệm được thể hiện trong Hình 4. Trong quá trình thử nghiệm kéo, mẫu được kéo từ từ, và các thay đổi của chiều dài và lực tác dụng được ghi lại. Đường cong lực dịch chuyển được ghi lại. Đường cong ứng suất-biến dạng có thể được vẽ bằng cách sử dụng chiều dài ban đầu, chiều dài cữ và diện tích mặt cắt ngang của mẫu.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 5
Hình 4 thử nghiệm biến dạng ứng suất

Hình 4 thử nghiệm biến dạng ứng suất

Đối với các vật liệu có thể trải qua biến dạng dẻo khi kéo, hai loại đường cong thường được sử dụng nhất: Đường cong ứng suất kỹ thuật-kỹ thuật và đường cong ứng suất-biến dạng thực. Sự khác biệt giữa chúng là diện tích được sử dụng để tính toán ứng suất là khác nhau. Cái trước sử dụng diện tích ban đầu của mẫu và cái sau sử dụng diện tích mặt cắt ngang thời gian thực trong quá trình kéo. Do đó, trên đường cong ứng suất-biến dạng, ứng suất thực thường cao hơn ứng suất kỹ thuật.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 6
Hình 5 Sơ đồ của đường cong chịu kéo điển hình

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 7

Hình 6 ứng suất thực và đường cong biến dạng thực của các vật liệu kim loại thực khác nhau

Có hai loại đường cong chịu kéo phổ biến nhất: một là đường cong chịu kéo với điểm chảy rõ ràng; Thứ hai, đường cong kéo không có điểm chảy rõ ràng. Điểm chảy thể hiện khả năng chống biến dạng dẻo ban đầu của kim loại. Đây là một trong những tính chất cơ học quan trọng nhất trong công nghệ kỹ thuật.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 8
Hình 7 đường cong chịu kéo điển hình với biến dạng cứng

Làm thế nào để đo độ bền kéo từ biến dạng dẻo của kim loại?

Biến dạng dẻo dư là cơ sở quan trọng. Nói chung, lực cản tương ứng với kim loại kỹ thuật khi một biến dạng dẻo dư nhất định được lấy giả tạo làm cường độ chảy, còn được gọi là cường độ chảy có điều kiện. Đó là, không có điểm chảy dẻo rõ ràng và không có cường độ chảy rõ ràng. Muốn biết cường độ chảy của kim loại thực tế thì cần có điều kiện phán đoán, do đó có cường độ chảy có điều kiện, đối với các thành phần kim loại khác nhau thì độ biến dạng dư tương ứng với cường độ chảy có điều kiện là khác nhau. Đối với một số thành phần kim loại khắc nghiệt, biến dạng dư phải nhỏ, trong khi biến dạng dư tương ứng của các thành phần kim loại thông thường lớn khi chúng xuất hiện trong các điều kiện. Biến dạng dư thường được sử dụng là 0,01%, 0,05%, 0,1%, 0,2%, 0,5% và 1,0%.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 9
Hình 8 năng suất có điều kiện

Năng suất của kim loại là kết quả của chuyển động lệch vị trí, do đó năng suất của kim loại được xác định bởi lực cản của chuyển động lệch. Đối với kim loại nguyên chất, nó bao gồm sức đề kháng mạng tinh thể, độ bền tương tác lệch vị trí và độ bền tương tác lệch vị trí với các khuyết tật hoặc cấu trúc khác.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 10
Hình 9 lệch vị trí trong nhôm kim loại thực tế

Diện tích tương ứng với phần thẳng trên đường cong chịu kéo, tức là phần đàn hồi, là đặc tính đàn hồi. Từ khi bắt đầu biến dạng đàn hồi đến quá trình đứt gãy, tổng năng lượng mà mẫu hấp thụ được gọi là công phá vỡ, và năng lượng hấp thụ bởi kim loại trước khi đứt gãy được gọi là độ dẻo dai. Các tính chất cơ học của kim loại thực thường thay đổi trong quá trình kéo, và hiện tượng nổi bật nhất là sự đông cứng khi gia công. Công việc làm cứng kim loại rất hữu ích để tránh sự gãy đột ngột của các thành phần kỹ thuật thực tế khi quá tải, dẫn đến hậu quả tai hại.

Biến dạng dẻo kim loại và biến dạng cứng là điều kiện tiên quyết để đảm bảo biến dạng dẻo đồng đều của kim loại. Có nghĩa là, trong kim loại đa tinh thể, nơi xảy ra biến dạng dẻo, nó được tăng cường, và sau đó biến dạng dẻo bị triệt tiêu, do đó biến dạng có thể chuyển đến nơi khác dễ dàng hơn.

Theo đường cong kéo thực tế, sau khi hầu hết các kim loại biến dạng ở nhiệt độ phòng, biến dạng sẽ không tiếp tục dưới tác dụng của ứng suất chảy, và phải tăng điện trở để tiếp tục biến dạng. Trên đường cong ứng suất-biến dạng thực, ứng suất lưu biến tăng lên và hiện tượng đông cứng công trình xuất hiện. Một đường cong như vậy được gọi là đường cong tăng cứng. Chỉ số độ cứng gia công n là một chỉ số dẻo quan trọng, thể hiện khả năng chống lại sự biến dạng liên tục của vật liệu.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 11
Hình 10 làm việc cứng trong biến dạng dẻo kim loại

Cuối cùng, hãy nói về tỷ lệ biến dạng. Nói chung, các đường cong kéo của vật liệu kim loại thu được bằng cách thử nghiệm ở tốc độ biến dạng thấp hơn. Chỉ một số thành phần kim loại đặc biệt mới cần thử tính chất cơ học của chúng dưới tốc độ biến dạng cao, tức là các thành phần có tốc độ biến dạng cao. Trong điều kiện nhiệt độ phòng bình thường, biến dạng của vật liệu chủ yếu là trượt lệch vị trí hoặc liên kết.

Độ bền kéo của vật liệu kim loại là gì và phương pháp đo của nó 12
Hình 11 đường cong biến dạng tốc độ cao của hợp kim nhôm

Ứng suất kỹ thuật lớn nhất trên đường cong kéo, tức là, đường cong biến dạng kỹ thuật, được gọi là ứng suất kéo cuối cùng, tức là độ bền kéo.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.