ГОСТ 23.218-84

Группа Т51

     
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

     
     
Обеспечение износостойкости изделий

     
Метод определения энергоемкости при пластической деформации материалов

     
Ensuring of wear resistance of products.
Determination of energy-consumption while plastic deformation of materials

ОКСТУ 0023

Дата введения 1986-01-01

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 апреля 1984 г. N 1499 дата введения установлена 01.01.86

ПЕРЕИЗДАНИЕ


Настоящий стандарт устанавливает метод определения энергоемкости металлических материалов и сплавов при испытании образцов на растяжение.

Стандарт не распространяется на металлические покрытия и композиции на металлической основе, имеющие анизотропию свойств материала по сечению образца от поверхности к центру, например, стали, подвергнутые поверхностному упрочнению (цементации, азотированию, борированию и т.д.).

Сущность метода состоит в растяжении цилиндрического образца из исследуемого материала и определении количества энергии, поглощенной единицей объема материала образца при пластической деформации до разрушения.

Обозначения показателей, принятые в стандарте, приведены в приложении 1.

Энергоемкость материалов используют для оценки износостойкости деталей при абразивном изнашивании без проведения испытаний (см. приложение 2).

1. АППАРАТУРА И ОБРАЗЦЫ

1. АППАРАТУРА И ОБРАЗЦЫ

1.1. Испытания образцов на растяжение проводят на машинах любых типов при условии их соответствия требованиям ГОСТ 1497-84.

Форма, размеры образцов и требования к их изготовлению - по ГОСТ 1497-84.

Примечание. Для одной серии испытаний технология изготовления образцов должна быть одинаковой.

1.2. Нанесение на образцах меток, определяющих размеры базы и отпечатков для измерения деформации образцов, а также размеров отпечатков, проводят на приборах для определения твердости методом Виккерса по ГОСТ 2999-75, оснащенных координатным столиком (приложение 3). Метки не должны вызывать при последующих испытаниях разрыв образцов в местах их нанесения.

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

2.1. Образцы маркируют номером партии или условным индексом вне рабочей части (черт.1).

Черт.1

2.2. Шероховатость рабочей поверхности испытуемого образца не должна быть более 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.

2.3. Измеряют диаметр рабочей части образца с погрешностью не более 0,1 мм по ГОСТ 1497-84. По результатам измерений определяют начальную площадь поперечного сечения образца в рабочей части , м, и заносят в протокол испытаний (приложение 4).

2.4. Установленную по ГОСТ 1497-84 начальную расчетную длину ограничивают метками с погрешностью не более 1 мм (см. черт.1).

2.5. По всей начальной расчетной длине образца наносят через (1±0,1) мм прямоугольные отпечатки алмазной пирамидой по ГОСТ 2999-75 под нагрузкой 50 Н для материалов твердостью не более 200 HV, под нагрузкой 100 Н для материалов твердостью выше 200 HV. Одну из диагоналей отпечатка при этом ориентируют вдоль линии действия растягивающей нагрузки.

2.6. Измеряют диагонали отпечатков, ориентированные вдоль линии действия растягивающей нагрузки, с погрешностью по ГОСТ 2999-75, определяют среднеарифметическое значение и заносят в протокол испытаний.

3. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

3.1. Условия нагружения образца - по ГОСТ 1497-84.

Примечание. При наличии в технической документации указаний на условия нагружения в протоколах испытаний должна быть указана скорость перемещения подвижного захвата испытательной машины.

3.2. При испытаниях непрерывно регистрируют усилие на образце и его деформацию до разрушения. Типичный вид диаграммы растяжения "усилие-деформация" для стали приведен на черт.2.

- прямолинейный участок диаграммы растяжения; - линия условной разгрузки образца в начале
образования шейки; - линия условной разгрузки образца в момент разрушения; - площадь участка
диаграммы, соответствующего деформации образца от начала нагружения до начала образования шейки
(1 этап нагружения), мм; - площадь участка диаграммы, соответствующего деформации образца
от начала образования шейки до разрушения (2 этап нагружения), мм; - максимальное
усилие на образце, Н; - отрезок, соответствующий максимальному усилию на образце, мм;
- приращение начальной расчетной длины образца - суммарная деформация образца,
соответствующая точке диаграммы, м; - отрезок, соответствующий суммарной
деформации образца, мм

Черт.2

Примечание. Образцы, которые в процессе испытаний разрушаются за пределами рабочей части (см. черт.1) или у которых в процессе испытаний обнаруживают дефекты (внутренние трещины, расслоения и т.п.), бракуют.

3.3. Количество повторных испытаний должно быть не менее трех.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Площадь под диаграммой растяжения образца делят на участки. Из точек и диаграммы проводят линии условной разгрузки образца || и || (см. черт.2). Принимают в качестве 1 этапа нагружения участок диаграммы , площадь =; 2 этапа нагружения - участок диаграммы , площад

ь =.

4.2. Определяют площади участков диаграммы , , мм, с погрешностью не более 10 мм (см. черт.2).

4.3. Измеряют коническую расчетную длину образца (после испытания) в метрах с погрешностью не более 1% измеряемой величины (ГОСТ 1497-84) и вычисляют приращение начальной расчетной длины по формуле

4.4. Вычисляют масштаб оси усилий , Н·мм, и масштаб оси деформаций , м·мм, по формулам:

где - максимальное усилие на образце, Н;

- ордината точки диаграммы, мм;

где - приращение начальной расчетной длины образца, м;

- отрезок на оси деформаций, соответствующий приращению начальной расчетной длины образца, мм.

4.5. Вычисляют энергии пластической деформации , , Дж, поглощенные материалом на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:

4.6. Измеряют диагонали отпечатков, ориентированные вдоль линии действия растягивающей нагрузки в соответствии с п.2.6, и вычисляют деформации материала по формуле

где , - длина ориентированной вдоль линии действия растягивающей нагрузки диагонали отпечатка до и после испытания, м;

- номер отпечатка.

4.7. По результатам определения , в соответствии с п.4.6 строят график распределения деформации по начальной расчетной длине образца. Типичный вид графика распределения деформаций по длине образца для стали приведен на черт.3.

Черт.3

4.8. Определяют (черт.3): максимальную относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения , предельную относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения - ресурс пластичности металла , длину образца, участвующую в деформации на 1 этапе нагружения , м, и длину образца, участвующую в деформации на 2 этапе нагружения , м.

Примечание. Для большинства металлов ограничено .

4.9. По графику распределения деформаций (см. черт.3) вычисляют и , м, и по диаграмме растяжения (см. черт.2) вычисляют и , м.

4.10. Вычисляют среднюю относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения и среднюю относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения по формулам:

где , м;

где , м.

4.11. Вычисляют объемы образца и , м, участвующие в деформации на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:

где - начальная площадь поперечного сечения, определенная в соответствии с п.2.3, м

.

4.12. Энергоемкость , Дж·м, при пластической деформации материала вычисляют по формуле

4.13. Полученные в пп.4.2-4.12 характеристики заносятся в протокол испытаний (приложение 4). За результат испытаний принимают среднеарифметическое значение результатов не менее трех повторных испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное). ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ПРИНЯТЫЕ В СТАНДАРТЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Справочное

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (рекомендуемое). ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНАШИВАНИИ ПО ЗНАЧЕНИЯМ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Рекомендуемое

Сравнительную оценку износостойкости материалов без испытаний на абразивное изнашивание в одинаковых условиях при трении о закрепленный абразив при скоростях скольжения до 2,5 м·с и давлениях до 10 МПа проводят по номограмме (чертеж).

Износостойкость (в условных единицах) материала в исследуемом структурном состоянии определяют по значениям его энергоемкости при пластической деформации в отожженном состоянии и твердости HV в исследуемом структурном состоянии по номограмме как ординату точки линии номограммы, соответствующей данному значению энергоемкости , имеющей абсциссу, соответствующую твердости HV исследуемого материала (см. чертеж).

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 (рекомендуемое). ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ОТПЕЧАТКОВ НА ОБРАЗЦАХ

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

Устройство для нанесения отпечатков на образец приведено на чертеже.

1 - образец; 2 - твердомер; 3 - алмазная пирамида; 4 - столик твердомера;
5 - координатный столик; 6 - приспособление для крепления образца

Нагрузка на пирамиде в 50 и 100 Н создается твердомером типа ТП для определения твердости материалов по методу Виккерса (ГОСТ 2999-75). Устройство позволяет наносить отпечатки через (1±0,1) мм по всей начальной расчетной длине образца.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 (рекомендуемое). ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое

ПРОТОКОЛ
определения энергоемкости при пластической деформации

по ГОСТ ____________________

Характеристика материалов

Результаты замеров при испытании

Исходные данные для вычисления

Результаты испытаний