Чем вызвана необходимость проведения испытаний на ударный изгиб

Чем вызвана необходимость проведения испытаний на ударный изгиб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Метод испытания на ударный изгиб при пониженных,
комнатной и повышенных температурах

Metals. Method for testing the impact strength at low,
room and high temperature

Дата введения 1979-01-01

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством черной металлургии СССР

В. Н. Данилов, д-р техн. наук; М. Н. Георгиев, канд. техн. наук; Н. Я. Межова; Л. Н. Косарев, канд. техн. наук; Е. Ф. Комолова, канд.техн. наук; Б. А. Дроздовский, канд. техн. наук; В. Г. Кудряшов, канд. техн. наук; П. Д. Одесский, канд. техн. наук; В. И. Гельмида, канд. техн. наук; В. И. Змиевский, канд. техн. наук

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 17.04.78 N 1021

3. Стандарт полностью соответствует ИСО 83-76 и ИСО 148-83

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, раздела

5. Ограничение срока действия снято по решению Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол 3-93 от 17.02.93)

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ (октябрь 1993 г.) с Изменениями N 1, 2, утвержденными в октябре 1981 г., марте 1988 г., (ИУС 12-81, 6-88)

Информация об отмене документов приведена из издания: официальное издание, М.: Издательство стандартов, 1982 год. Примечание «КОДЕКС».

Настоящий стандарт распространяется на черные и цветные металлы и сплавы и устанавливает метод испытания на ударный изгиб при температуре от минус 100 до плюс 1200 °С.

Метод основан на разрушении образца с концентратором посередине одним ударом маятникового копра. Концы образца располагают на опорах. В результате испытания определяют полную работу, затраченную при ударе (работу удара), или ударную вязкость.

Под ударной вязкостью следует понимать работу удара, отнесенную к начальной площади поперечного сечения образца в месте концентратора.

(Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

1. МЕТОД ОТБОРА ОБРАЗЦОВ

1.1. Форма и размеры образцов для испытания должны соответствовать указанным в таблице и на черт. 1-3.

Вид кон- центра- тора

Радиус концен- тратора
R

Глубина надреза
(пред. откл. ±0,1)

Глубина концен-
тратора (пред. откл. ±0,6)

Высота рабочего сечения

* При контрольных массовых испытаниях допускается изготовление образцов с предельным отклонением ±0,10 мм.

Образец с концентратором вида U

Образец с концентратором вида V

Образец с концентратором вида Т
(усталостная трещина)

Допускается использовать образцы без надреза и с одной и двумя необработанными поверхностями, размеры которых по ширине отличаются от указанных в таблице.

Область применения образцов указана в справочном приложении 1.

Испытание образцов типов 4, 14, 18 проводят по требованию потребителя для изделий специального назначения.

Для цветных металлов и сплавов все это должно быть указано в нормативно-технической документации на продукцию.

При вырезке заготовок металл образцов должен предохраняться от наклепа и нагрева, изменяющих свойства металла, если не предусмотрено иное в нормативно-технической документации на продукцию.

1.1; 1.2. (Измененная редакция, Изм N 2).

1.3. Риски на поверхности концентраторов видов U и V, видимые без применения увеличительных средств, не допускаются.

1.4. Концентратор вида Т получают в вершине начального надреза при плоском циклическом изгибе образца. Способ получения начального концентратора может быть любым.

Число циклов, необходимое для получения трещины заданной глубины, должно быть не менее 3000.

Контроль прогиба образца осуществляется с помощью индикаторов часового типа по ГОСТ 577-68 или других средств, обеспечивающих погрешность измерения прогиба не более 0,05 мм на базе длины образца.

1.6. Тип и число образцов, порядок проведения повторных испытаний должны быть указаны в нормативно-технической документации на конкретную продукцию, утвержденной в установленном порядке.

1.4-1.6. (Измененная редакция, Изм. N 1, 2).

2. АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Допускается применять копры с другой номинальной потенциальной энергией маятника. При этом номинальное значение потенциальной энергии маятника должно быть таким, чтобы значение работы удара составляло не менее 10 % от номинального значения потенциальной энергии маятника. До 01.01.91 допускается использовать копры с такой номинальной потенциальной энергией маятника, чтобы работа удара составляла не менее 5 % от номинальной потенциальной энергии маятника. Номинальное значение потенциальной энергии маятника должно быть указано в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.

Основные размеры опор и ножа маятника должны соответствовать указанным на черт. 4. Для копров другой конструкции допускаются иные радиусы закругления ребра опоры и скорость движения маятника от 4,5 до 7,0 м/с.

( Измененная редакция, Изм. N 2).

2.2. Термостат, обеспечивающий равномерное охлаждение или нагрев, отсутствие агрессивного воздействия окружающей среды на образец и возможность контроля температуры.

2.3. Смесь жидкого азота (ГОСТ 9293-74) или твердой углекислоты («сухого льда») с этиловым спиртом. Применение в качестве охладителя жидкого кислорода и жидкого воздуха не допускается.

Массовая доля кислорода в жидком азоте в процессе охлаждения образцов в термостате не должна быть более 10%.

Источник

Испытания на ударный изгиб

На Рис. 3.6 показан маятниковый копер и направление удара бойка маятника. Разность высот положения маятника ло и после удара позволяет вычислить работу А, израсходлванную на разрушение образца.

Рис. 3.6 Схема испытания на ударный изгиб.

При испытаниях используются два типа образцов (Рис. 3.7):

· Образец с U образным надрезом (образец Менаже);

· Образец с V образным надрезом (образец Шарпи).

Рис. 3.7 Образцы для испытаний на ударный изгиб

Ударной вязкостью (КСU или КСV в зааисимости от формы надреза) Дж/см 2 (кгс×м/см 2 ) называется величина работы разрушения образца, тнесенная к плоскости его поперечного сечения в месте надреза. Ударную вязкость вычисляют по формуле:

,

( 3.16)

Хотя данные об ударной вязкости не могут быть использованы при расчете на прочность, но они позволяют оценить особое качество металла – его склонность к хрупкости при динамических нагрузках в условиях сложного напряженного состояния в области надреза, и решить вопрос о применимости того или иного материала для данных условий работы.

Учитывая, что большинство важнейших конструкционных материалов склонно к охрупыванию при понижении температуры работы – явление хладноломкости – испытания образцов материала на ударную вязкость рекомендуется проводить при разных температурах.

Дата добавления: 2016-05-25 ; просмотров: 2518 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Чем вызвана необходимость проведения испытаний на ударный изгиб

ПРОКАТ ЛИСТОВОЙ И ТРУБЫ СТАЛЬНЫЕ

Методы испытания на ударный изгиб

Metal production. Rolled steel and tubes. Methods of blow bending tests

Дата введения 2000-01-01

1 РАЗРАБОТАН Государственным научно-исследовательским и конструкторско-технологическим институтом трубной промышленности (ГТИ), Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 7

ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 11 от 23 апреля 1997 г.)

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа
по стандартизации

Госстандарт Республики Казахстан

Главная государственная инспекция Туркменистана

3 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 28 апреля 1999 г. N 150 межгосударственный стандарт ГОСТ 30456-97 введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 января 2000 г.

5 ИЗДАНИЕ (октябрь 2002 г.) с Поправкой (ИУС 9-2000)

1 Область применения

Метод основан на разрушении образца с концентратором одним ударом бойка свободно падающего груза вертикального копра (ВК) или маятника копра при комнатной и пониженной температурах, указанных в нормативных документах на металлопродукцию. В результате испытания падающим грузом (ИПГ) определяют количество вязкой составляющей в изломе образца в процентах.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

3 Методы отбора проб и изготовления образцов

3.1 Пробу (заготовку) для изготовления образцов от трубы следует вырезать поперек продольной оси трубы в соответствии с рисунком 1.

3.2 Пробу (заготовку) для изготовления образцов от листа следует вырезать поперек оси проката в первой четверти ширины листа.

3.3 Количество труб или листов, отбираемых для испытания, регламентируется нормативными документами на конкретную металлопродукцию.

3.4 При вырезке пробы (заготовки) огневым способом припуск от линии реза до края образца должен быть не менее толщины листа или толщины стенки трубы в целях предохранения образца от влияния нагрева, но не менее 15 мм.

3.5 На поверхностях и торцах проб не допускаются наплыв и брызги расплавленного металла.

3.6 Вырезанную пробу маркируют для идентификации образцов.

3.7 Правку пробы от труб выполняют статической нагрузкой. Стрела прогиба после правки должна быть не более 2 мм на длине пробы.

3.8 Из отобранных проб изготовляют по два образца на одну температуру испытания, если нет других указаний в нормативных документах на металлопродукцию.

3.9 Допускается применять образцы с невыпрямленной средней частью на длине 25-50 мм (невыпрямленный образец), при этом оба конца пробы рекомендуется выправлять одновременно.

При наличии расхождения в результатах, полученных при испытаниях выпрямленных и невыпрямленных образцов и при арбитражных испытаниях, невыпрямленные образцы являются предпочтительными.

3.10 Формы и размеры образцов для ИПГ должны соответствовать указанным на рисунке 2.

3.11 Концентратор на образце выполняют методами вдавливания и резания с соблюдением размеров, указанных на рисунках 2 и 2б соответственно.

Метод нанесения концентратора выбирают по соглашению потребителя металлопродукции и изготовителя листа и труб.

Принципиальная схема рекомендуемого приспособления для нанесения концентратора методом вдавливания и размеры рабочей части ножа приведены на рисунке 3.

3.12 Толщина образцов от труб и листа соответствует полной толщине металлопродукции.

3.13 По соглашению изготовителя и потребителя металлопродукции образцы от труб или листа толщиной более 19 мм могут быть изготовлены уменьшенной до 19 мм толщины путем механической обработки с одной или обеих сторон пробы.

Шероховатость обработанных поверхностей должна быть не более 20 мкм по ГОСТ 2789.

Допускается уменьшение толщины стенки до 19 мм расточкой или обточкой трубы до вырезки пробы.

4 Аппаратура и материалы

4.1 Маятниковые и вертикальные копры со свободно падающим грузом с запасом энергии, достаточным для разрушения образца одним ударом.

4.1.1 Установка образца должна обеспечивать расположение концентратора симметрично относительно опор, и его ось должна совпадать с осевой линией бойка с точностью ±2 мм.

4.1.2 Образец должен располагаться на опорах копра и поддерживаться специальными упорами так, чтобы исключить его боковое вращение во время удара при испытании.

4.1.3 Скорость бойка в момент удара образца должна составлять не менее 5 м/с.

4.1.4 Основные размеры опор и бойка должны соответствовать указанным на рисунке 2.

4.2 Термостат, обеспечивающий равномерное охлаждение, отсутствие агрессивного воздействия охлаждающей среды на образцы и снабженный средствами контроля температуры.

4.3 В качестве хладагента используется смесь жидкого азота по ГОСТ 9293 или твердой углекислоты по ГОСТ 12162 с незамерзающей при температуре испытания нетоксичной жидкостью (например этиловый спирт) или пары жидкого азота.

4.4 Термометры погрешностью не более ±1 °С для измерения температуры охлаждающей среды, стеклянные жидкостные по ГОСТ 28498 или другие приборы, имеющие такую же точность.

5 Проведение испытаний

5.1 Образцы укладывают в ванну термостата с промежутком между ними и стенками ванны не менее, чем толщина образца.

Высота охлаждающей жидкости над образцом должна быть не менее толщины образца.

Для обеспечения равномерного охлаждения рекомендуется использовать перемешивание охлаждающей среды.

Соприкасающиеся с образцом части приспособлений для извлечения образцов из охлаждающей жидкости должны охлаждаться одновременно с образцами.

При извлечении образцов из ванны уровень жидкости над оставшимися образцами должен быть не менее толщины образцов.

5.2 Температура охлаждающей среды ванны должна соответствовать температуре испытания, установленной НД на металлопродукцию с погрешностью ±2 °С.

5.3 Образцы толщиной 19 мм и менее после достижения заданной температуры выдерживают в ванне не менее 15 мин. Образцы толщиной более 19 мм выдерживают не менее 30 мин.

Если образцы испытывают постоянно более чем через 10 с после извлечения из ванны, то необходимо переохлаждать их на величину температуры, устанавливаемую экспериментально.

5.4 При охлаждении образцов в парах жидкого азота их выдерживают в ванне термостата не менее 1 ч.

5.5 Образцы должны извлекаться из ванны термостата и подвергаться разрушению в течение не более 10 с. Если охлажденный образец находился вне ванны более 10 с до начала разрушения, то его следует вновь поместить в ванну с заданной температурой не менее чем на 10 мин.

5.6 Образцы уменьшенной толщины по сравнению с толщиной стенки трубы или исходной толщиной листа следует испытывать при температуре ниже заданной на величину, указанную в таблице 1.

Номинальная толщина стенки трубы или листа, мм

Величина понижения температуры испытания, °С

Источник

Чем вызвана необходимость проведения испытаний на ударный изгиб

ГОСТ 26528-98
(ИСО 5754-78)

МАТЕРИАЛЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЕЧЕННЫЕ, ИСКЛЮЧАЯ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Метод испытания на ударный изгиб

Sintered metal materials, excluding hardmetals. Impact test method

Дата введения 2001-07-01

1 РАЗРАБОТАН Межгосударственным комитетом по стандартизации МТК 150; Институтом проблем материаловедения им. И.Н.Францевича НАН Украины

ВНЕСЕН Государственным комитетом Украины по стандартизации, метрологии и сертификации

2 ПРИНЯТ Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол N 13 от 28.05.98)

За принятие проголосовали:

Наименование национального органа
по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

Госстандарт Республики Казахстан

3 Настоящий стандарт представляет собой полный аутентичный текст международного стандарта ИСО 5754-78 «Материалы металлические спеченные, исключая твердые сплавы. Образцы без надреза для испытания ударной нагрузкой» и содержит дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны

4 Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 19 декабря 2000 г. N 384-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 26528-98 (ИСО 5754-78) введен в действие непосредственно в качестве государственного стандарта Российской Федерации с 1 июля 2001 г.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает метод испытания на ударный изгиб образцов (с надрезом или без надреза) металлических спеченных (порошковых) материалов.

Настоящий стандарт не распространяется на порошковые твердые сплавы и материалы на основе тугоплавких соединений.

Дополнительные требования, отражающие потребности экономики страны, выделены курсивом.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

3 Сущность метода

Метод заключается в разрушении образца (с надрезом или без надреза) одним ударом маятникового копра с последующим определением работы удара по шкале копра или вычислением ударной вязкости.

4 Метод отбора образцов

4.1.1 Образцы могут быть получены механической обработкой из готовых изделий, а также подвергнуты механической обработке, если это не влияет на результаты испытаний.

Места вырезки заготовок для изготовления образцов из готовых изделий, виды и режимы их механической обработки должны быть указаны в нормативном документе на конкретные изделия.

4.1.2 Направление прессования должно быть обозначено на образцах.

4.1.3 Выбор образцов (с надрезом или без надреза) для испытаний оговаривают в нормативном документе на конкретный материал (изделие).

4.1.4 Форма и размеры образцов с надрезом должны соответствовать ГОСТ 9454.

4.1.5 Образцы без надреза должны соответствовать требованиям, приведенным в приложении А.

Образцы должны быть изготовлены двухсторонним прессованием с последующим спеканием при тех же условиях, что и готовые изделия.

4.1.6 Число образцов для испытаний должно быть указано в нормативном документе на материал (изделие).

5 Аппаратура и материалы

6 Подготовка к испытанию

6.1.1 Перед испытанием образцы подвергают визуальному осмотру без применения увеличительных средств.

На поверхности образцов не должно быть выступов, сколов, трещин, заусенцев, расслоений, инородных включений, раковин и механических повреждений.

6.1.2 Ширину и высоту измеряют в средней части образца с погрешностью не более 0,01 мм.

7 Проведение испытания

7.1 Испытание на ударный изгиб проводят по ГОСТ 9454 с дополнениями, указанными в 7.1.1, 7.1.2.

7.1.1 Направление удара должно быть перпендикулярным к направлению прессования, если не указано другое направление в нормативном документе на конкретный материал.

7.1.2 Испытание считается действительным, если образец при одном ударе ножа маятникового копра полностью разрушается.

8 Обработка результатов

8.2 Обработку результатов испытаний образцов с надрезом проводят по ГОСТ 9454.

, (1)

Работу удара и ударную вязкость образцов без надреза обозначают согласно приложению Б

8.4 За величину работы удара или ударной вязкости образцов принимают среднеарифметическое результатов их испытаний.

8.5 Результаты испытания записывают в протокол, содержащий:

— номера, размеры, вид и условия изготовления образца;

— работу удара (ударную вязкость, если требуется ее определение) каждого из испытанных образцов и среднеарифметическое результатов испытания;

— обозначение настоящего стандарта;

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(обязательное)

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ИСО 5754-78

МАТЕРИАЛЫ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СПЕЧЕННЫЕ, ИСКЛЮЧАЯ ТВЕРДЫЕ СПЛАВЫ

Образец без надреза для испытания ударной нагрузкой

Sintered metal materials, excluding hardmetals

Unnotched impact test piece

Настоящий стандарт устанавливает размеры образца без надреза из спеченных металлических материалов для испытания ударной нагрузкой.

Образец для испытания получают непосредственно прессованием и спеканием или механической обработкой спеченной детали.

А.2 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на все спеченные материалы, исключая твердые сплавы. Однако для некоторых материалов (например материалов с малой пористостью или материалов с высокой пластичностью) более приемлемо использовать для испытания образец с надрезом, который позволяет получать результаты испытаний с меньшим разбросом (ГОСТ 9454).

ГОСТ 9454-78 Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах

А.4 Размеры образца для испытания

Размеры образца для испытания приведены на рисунке А.1 и в таблице А.1.

Источник

Испытание на ударный изгиб («impact test»)

Ударная вязкость («impact elasticity») – одна из важнейших характеристик конструкционных сталей. Данная характеристика определяется при испытании на ударный изгиб и показывает величину работы, которую нужно потратить, чтобы разрушить стандартный образец с надрезом на специально разработанном для данного испытания оборудовании – маятниковом копре.

Измеряется ударная вязкость в кгc/см2 или в Дж/см2, данная размерность показывает отношение работы, потраченной на разрушение испытываемого образца, к площади его поперечного сечения.

Одним из основных критерием качества сталей является способность сопротивления хрупкому разрушению, эта способность качественно выражена в величине ударной вязкости.

Хрупкое разрушение – наиболее опасный вид разрушения конструкции. Его опасность заключается в том, что оно происходит без каких-либо предвестников (например, без пластической деформации). А рост трещины происходит практически мгновенно, скорость распространения трещины при хрупком разрушении приблизительно равна скорости звука в металле. Более подробно о механизме хрупкого разрушения будет рассказано в других статьях.

Теперь, когда вы поняли насколько важна такая характеристика как ударная вязкость, поговорим об образцах для испытания. Так как трещина в металле начинает расти от места скопления микротрещин (когда размер скопления достигает критического уровня), которые обязательно присутствуют в реальных конструкциях, то на образцах для испытания делают искусственный дефект – надрез. Существует два основных типа образцов для испытания на ударную вязкость, которые различаются типом надреза.

Первый тип – образец с полукруглым надрезом, который обозначают латинской буквой «U» и называют образцом «Менаже» в честь ученого, предложившего данный тип образца. Радиус у основания надреза 1 мм.

Второй тип – образец с острым надрезом, который обозначается латинской буквой «V» и называют образцом «Шарпи», также назван в честь ученого, который его предложил и впервые использовал. Радиус у основания надреза 0,25 мм. Тип образца во время экспертизы металла выбирается, исходя из нормативных документов.

Ударная вязкость состоит из двух составляющих – из работы зарождения и работы распространения трещины. Отсюда вытекает логичное умозаключение, что ударная вязкость на образцах «Шарпи» существенно меньше, чем на образцах «Менаже», за счет меньшей работы зарождения трещины.

Кроме типа надреза на величину ударной вязкости прямое влияние оказывает температура испытания. С понижением температуры испытания ударная вязкость снижается, как и меняется характер разрушения образца с вязкого (со значительно степенью пластической деформации), на хрупкий (с практически полным отсутствием пластической деформации). Переход от вязкого к хрупкому разрушению с понижением температуры обусловлен таким явлением, как хладноломкость. Хладноломкость выражена в существенном увеличении предела текучести и снижении относительного удлинении с понижением температуры и характерна для металлов с объемноцентрированной кристаллической решеткой (Fe, Cr, Mo и другие).

Внешний вид образцов после испытания на ударный изгиб, проведенного нашей компанией, представлен на фото. Хорошо видно различие между образцами, разрушенными по разным механизмам. Вязкий излом с матовой поверхностью и следами пластической деформации в зоне разрушении. И хрупкий излом с блестящей поверхностью и без следов деформации – ровный скол, будто бы образец был разделен острым ножом. Есть еще и промежуточный вид – смешанное разрушение, в котором присутствует и вязкая, и хрупкая составляющая.

Доля вязкой составляющей является второй характеристикой, после ударной вязкости, которая определяется при испытании на ударный изгиб. Долю вязкой составляющей определяют визуально, изучая строение излома образца после испытания, измеряют ее в %.

Критическая температура хрупкости – очень важный критерий при оценке качества сталей, который показывает до какого момента сталь разрушается преимущественно по вязкому механизму. Использование стали при температурах ниже критической температуры хрупкости нежелательно.

Россия в значительной степени северная страна, где отрицательные температуры сохраняются в течение длительного времени. Освоение полярных и при полярных территорий, богатых природными ресурсами, с одновременным усложнением архитектурной конфигурации возводимых сооружений, ставит задачу по разработкам сталей с высоким уровнем сопротивления хрупкому разрушению. О способах повышения ударной вязкости в сталях я расскажу в следующих статьях.

Источник