Испытания на ударную вязкость

Для оценки склонности материалов к хрупкому разрушению широко применяют испытания на ударный изгиб образцов с надрезом, в результате которых определяют ударную вязкость. Ударная вязкость оценивает­ся работой, затраченной на ударный излом образца и отнесенной к площади его поперечного сечения в месте надреза.

Согласно ГОСТ 9454—78, для определения ударной вязкости применя­ют призматические образцы с надрезами различных типов. Самыми распро­страненными типами являются образцы с U-образным (рис. 2.13, а) и V-образным (рис. 2.13, б) надрезами.

Испытания на ударную вязкость проводят на маятниковом копре (рис. 2.14).

Работа К, МДж, затраченная на ударный излом образца, может быть оп­ределена по следующей формуле:

* -------------- —---------- —#.
Д1
	2

v//	оо

Д0,25

ш	оо

Рис. 2.13. Образцы для испытаний на ударную вязкость: а — с U-образным надрезом; б — с V-образным надрезом

б

Рис. 2.14. Схема испытаний на ударную вязкость:

а — схема маятникового копра; б — расположение образца на копре; / — корпус; 2 —

маятник, 3 — образец

K = G(f_h-h₂),

где G — вес маятника; А, — высота подъема маятника до испытаний; А₂ — высота подъема маятника после испытаний.

Указатель на шкале копра фиксирует величину работы К и проградуи-рован с учетом потерь (трение в подшипниках, сопротивление стрелки ука­зателя, сопротивления воздуха и др.).

Ударная вязкость обозначается символом КС, МДж/м², и подсчитывает-ся как отношение работы К к площади поперечного сечения образца в надре­зе F. Если образец с U-образным надрезом, то к символу добавляется буква U (KCU), а если с V-образным надрезом, то добавляется буква V (KCV).

Вместе с тем ударная вязкость является сложной механической характе­ристикой и состоит из двух составляющих: удельной работы зарождения трещины КС₃ и удельной работы ее распространения КС_Р, т. е.

КС = КС_$ + КС_р.

Для охруггченных материалов основная часть работы идет на зарожде­ние трещины, а работа распространения трещины незначительна. Для пла­стичных материалов работа распространения трещины имеет преобладаю­щее значение. Анализ составляющих ударной вязкости позволяет более ра­ционально выбрать материал и определить его назначение.

Существует несколько методов определения составляющих ударной вязкости. Наиболее широкое распространение получили методы Б. А. Дроз-довского и А. П. Гуляева. По методу Б. А. Дроздовского испытывают удар­ные образцы с V-образным надрезом с заранее выращенной усталостной

к мм

0,25 0,5 1,0 Рис. 2.15. Схема определения составляющих ударной вязкости по методу А. П. Гуляева

трещиной. Считается, что при разрушении образца вся работа динамического излома расходу­ется на распространение трещи­ны, т. е. при таком испытании определяется величина КС_Р. Ра­бота зарождения трещины КС₃ в этом случае подсчитывается как разность между полной ударной вязкостью образца без усталост­ной трещины КС и работой ее распространения КС_Р.

По методу А. П. Гуляева ис­пытывают несколько ударных образцов, имеющих различный радиус округления в вершине надреза г. После испытаний и подсчета ударной вязкости каждого образца строится фафик (рис. 2.15). Экстраполируя прямую на ось ординат, получают удельную работу распространения трещины КС_Р. В этом случае образец с радиусом надреза, близким к нулю, отождествляется с об­разцом, имеющим усталостную трещину.

При сравнении оба метода дают достаточно близкие значения составляю­щих ударной вязкости.