Ознакомление с марками и сортаментом строительных сталей и чугунов. Определение твердости металлов

Лабораторная работа №6.

Ознакомление с марками и сортаментом строительных сталей и чугунов. Определение твердости металлов.

Лабораторное оборудование

Машина разрывная, твердомер (измеритель твердости по методу Роквелла), штангенциркуль.

Ход работы

В строительных конструкциях сталь подвергается различным видам механического воздействия: растяжению, сжатию, удару; поэтому при расчете строительных конструкций необходимо иметь механические характери­стики стали, определяемые по результатам испытаний образцов стали на растяжение, твердость.

Определение марки строительной стали.

Для определения марки строительной стали, изготовленные образ­цы испытывают на растяжение до разрыва. Для испытания стали на растяжение используют ци­линдрические и плоские образцы, изготовленные путем соответствующей механической обработки. Образцы ци­линдрической формы должны иметь стандартные разме­ры..

Рисунок. Образцы стали для испытаний на растяжение.

Таблица размеров образцов стали для испытания на растяжение.

Перед испытанием цилиндрические образцы тща­тельно измеряют при помощи штангенциркуля или мик­рометра с точностью до 0,05 см следующим образом: диаметр d0 измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях в трех местах по длине рабочей части; ширину и толщину плоских образцов измеряют в сере­дине и по краям расчетной длины образца. Затем вы­числяют площадь поперечного сечения образца So по наименьшим из полученных размеров с точностью до 0,5 %. Сталь на растяжение испытывают на разрывных ма­шинах различного типа.

Рисунок. Разрывная машина общего вида.

Подлежащий испытанию образец помещают в захва­ты машины и центрируют его. Для записи диаграммы используют ПК. Устанавливают стрелки cилоизмерителя машины на нуль включают ее двигатель и испытывают образец на растя­жение до полного разрушения. При этом следят за на­растанием нагрузки по движению стрелки силоизмери­теля и за деформацией образца по диаграмме деформа­ции. Нарастание нагрузки должно быть плавным. Результаты испытания стального образца на растяжение получают в виде зависимости между нагрузкой и деформацией.

Рисунок. Диаграмма деформа­ций при растяжении образца из малоуглеродистой стали

Напряжение QР, МПа, вычисляют по формуле:

где рр — нагрузка при пределе пропорциональности, Н;

So — перво­начальная площадь поперечного сечения образца, мм2.

Предел текучести физический — наименьшее напря­жение, при котором образец деформируется без видимо­го увеличения нагрузки.

где ps — нагрузка при пределе текучести, Н;

S0 — первоначальная площадь поперечного сечения образца, м'2.

Предел прочности при растяжении Qb, МПа, вычисля­ют по формуле:

где рь — наибольшая нагрузка, предшествующая разрыву образца, Н;

So — первоначальная площадь поперечного сечения образца, мм2. Предел прочности при растяжении называют отношение при­ращения расчетной длины образца после разрыва к ее первоначальной длине. Для определения относительного удлинения испытанного стального образца обе его части плотно прикладывают одну к другой и измеряют длину образца после разрыва L1.

Значение относительного удлинения, б, %, вычисляют по формуле:

где L1—длина образца после разрыва, мм;

Lо— расчетная (начальная) длина образца, мм.

Расчетные данные заносят в таблицу испытаний.

Таблица 10. Результаты испытаний:

№ образца	Предел текучести, МПа	Предел прочности при растяжении, МПа	Относительное удлинение, , %

Определение твердости стали.

Твердостью стали называют способность сопротив­ляться внедрению в ее поверхность другого, более твер­дого тела определенной формы и размера. Испытания твердости стали выполняют различными методами (ме­тод Бринелля, метод Роквелла, метод Виккерса и др.).

Перед испытанием стальной образец подготавливают следующим образом: на его поверхности напильником или наждачным кругом тщательно зачищают небольшую плоскость, чтобы края полученного отпечатка были вид­ны достаточно отчетливо при измерении его диаметра. Образец во время испытания не должен прогибаться и смещаться, поэтому перед испытанием его плотно при­жимают к шариковому наконечнику столиком, прилагая нагрузку 1 кН. После этого указательную стрелку изме­рительного прибора устанавливают на нулевое деление и приступают к испытанию.

Для испытания обычно применяют стальные закален­ные шарики диаметром 10 мм, через которые передается нагрузка 30 кН, и выдерживают эту нагрузку 30 с. Диаметр отпечатка, полученного на образце, измеря­ют при помощи измерительного микроскопа с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направле­ниях и за окончательный результат берут среднее ариф­метическое, причем значение диаметра - должно нахо­диться в пределах:

0.2D < d<0,6 D,

где D — диаметр шарика, мм;

d — диаметр отпечатка, мм.

Если это условие не выполнено, то испытание счи­тают недействительным и повторяют его снова.

Твердость по Бринеллю выражают числом твердости НВ и вычисляют по формуле, МПа

НВ = 2p/[ π D (D —ν d2 — d2)],

где р — нагрузка на шарик, Н;

D — диаметр шарика, мм;

d — диа­метр отпечатка, мм.

Таблица 11. Результаты испытаний

№ образца	Диа­метр отпечатка, мм.	Твердость, НВ

·  Подпись студента

·  Подпись преподавателя

·  Дата проведения работ