Определение ударной вязкости

В условиях эксплуатации конструкционные материалы испытывают более сложное нагружение, чем при статических испытаниях гладких образцов. В особенности это относится к металлам, которые под влиянием определенных условий службы склонны переходить в хрупкое состояние при действии низких температур, наличия концентраторов напряжений, увеличения абсолютных размеров, повышения скорости деформирования и других факторов.

Ударные испытания надрезанных образцов проводятся для оценки вязкости материалов и установления склонности его к переходу в хрупкое состояние.

Под вязкостью понимают способность материала поглощать работу внешних сил за счет пластической деформации.

Ударная вязкость равна работе, затраченной при динамическом разрушении надрезанного образца, отнесенной к площади поперечного сечения в месте надреза.

Ударную вязкость определяют на маятниковом копре, принципиальная схема которого приведена на рис. 19. Груз весом Q, первоначально поднятый на высоту Н, свободно падает и в нижнем положении разрушает установленный на опорах образец квадратного сечения. Часть кинетической энергии падающего груза расходуется на разрушение образца, а ее оставшаяся часть идет на поднятие груза на высоту h.

Груз весом Q первоначально поднят на высоту Н, свободно падает и в нижнем положении разрушает установленный на опорах образец квадратного сечения. Часть кинетической энергии падающего груза расходуется на разрушение образца, а ее оставшаяся часть идет на поднятие груза на высоту h.

Рис.19. Схема действия копра и эскиз образца

Энергия, затраченная на разрушение образца, подсчитывается по формуле (19):

А_Н = Q(Н-h) (19)

Ударная вязкость определяется из выражения (20):

КС= (20)

Выгодное отличие испытаний на ударную вязкость состоит в совмещении при испытаниях концентрации напряжений (надрез) и ударной изгибающей нагрузки, позволяющем создать большую неравномерность поля напряжений.

Для определения ударной вязкости применяют надрезанные посередине длины образцы различных типов (рис. 20).

Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 9454-78 на образцах с концентраторами напряжений трех видов:

U с радиусом R=1 мм;

V c радиусом R=0,25 мм;

Т – усталостная трещина.

В зависимости от формы надреза ударная вязкость обозначается KCU, KCV или KCT.

Поскольку наиболее распространены испытания на удар образцов с

U- образным надрезом, в справочниках чаще всего проводится обозначение ударной вязкости KCU, МДж/м².

Рис. 20. Образцы для испытаний на удар:

а – U-образный надрез;

б – V-образный надрез;

в – образец с трещиной.