Propriétés mécaniques caractérisent la capacité des matériaux à résister à l'action des forces extérieures. Les principales propriétés mécaniques comprennent la résistance, la dureté, la résistance aux chocs, l'élasticité, la ductilité, la fragilité, etc.
Force - C'est la capacité d'un matériau à résister aux effets néfastes des forces extérieures.
Dureté - c'est la capacité d'un matériau à résister à l'introduction d'un autre corps plus solide sous l'action d'une charge.
Viscosité est la propriété d'un matériau à résister à la rupture sous l'action de charges dynamiques.
Élasticité - c'est la propriété des matériaux de restituer leur taille et leur forme après la fin de la charge.
plasticité appelée la capacité des matériaux à changer de taille et de forme sous l'influence de forces extérieures, sans s'effondrer en même temps.
X fragilité - c'est la propriété des matériaux de s'effondrer sous l'action de forces extérieures sans déformations résiduelles.
Dureté est la résistance d'un matériau à la pénétration dans sa surface par un corps standard (indenteur) qui ne se déforme pas lors des essais.
Une large distribution s'explique par le fait que des échantillons spéciaux ne sont pas nécessaires.
Il s'agit d'une méthode de test non destructive. La principale méthode d'évaluation de la qualité des produits traités thermiquement. La dureté est jugée soit par la profondeur de pénétration du pénétrateur (méthode Rockwell), soit par la taille de l'empreinte à partir de l'indentation (méthodes Brinell, Vickers, microdureté).
Dans tous les cas, une déformation plastique du matériau se produit. Plus la résistance du matériau à la déformation plastique est grande, plus la dureté est élevée.
Les méthodes les plus répandues sont Brinell, Rockwell, Vickers et la microdureté. Les schémas de test sont illustrés à la fig. 3.1.
Riz. 3.1. Schémas de détermination de la dureté : UN- selon Brinell ; b- selon Rockwell ; V- selon Vickers
Dureté Brinell(GOST 9012)
L'essai est réalisé sur un appareil d'essai de dureté Brinell (Fig. 3.1 a)
Une bille en acier trempé d'un diamètre de D 2,5 est utilisée comme pénétrateur ; 5 ; 10 mm, selon l'épaisseur du produit.
Charge P, en fonction du diamètre de la bille et de la dureté mesurée : pour acier et fonte traités thermiquement - , bronze et laiton coulés - , aluminium et autres métaux très doux - .
Temps d'exposition : pour l'acier et la fonte - 10 s, pour le laiton et le bronze - 30 s.
L'impression résultante est mesurée dans deux directions à l'aide d'une loupe Brinell.
La dureté est définie comme le rapport de la charge appliquée P à la surface sphérique de l'indentation F :
conditions générales sont D = 10 mm ; P = 3000 kgf ; = 10 s. Dans ce cas, la dureté Brinell est désignée HB 250, dans les autres cas les conditions sont indiquées : HB D / P /, HB 5/ 250 / 30 - 80.
Méthode de Rockwell ( GOST 9013)
Basé sur l'indentation dans la surface de la pointe sous une certaine charge (Fig. 3.1 b)
Le pénétrateur pour les matériaux tendres (jusqu'à HB 230) est une bille d'acier d'un diamètre de 1/16 "( 1,6 mm), pour les matériaux plus durs - un cône en diamant.
Le chargement s'effectue en deux temps. Tout d'abord, une précharge (10 kf) est appliquée pour amener la pointe en contact étroit avec l'échantillon. Ensuite, la charge principale P 1 est appliquée, pendant un certain temps la charge de travail totale P. Après le retrait de la charge principale, la valeur de dureté est déterminée à partir de la profondeur de l'indentation résiduelle de la pointe h sous charge.
Trois échelles de dureté sont utilisées selon la nature du matériau.
Échelles de dureté Rockwell
Méthode Vickers
La dureté est déterminée par la taille de l'empreinte (Fig. 3.1 c).
En tant que pénétrateur, une pyramide tétraédrique en diamant avec un angle au sommet de 136 o est utilisée.
La dureté est calculée comme le rapport de la charge appliquée P à la surface de l'empreinte F :
La charge P est de 5…100 kgf. Diagonale d'impression d mesurée à l'aide d'un microscope monté sur l'instrument.
Avantage cette méthode en ce qu' il est possible de mesurer la dureté de tous matériaux, produits minces, couches superficielles. Haute précision et sensibilité de la méthode.
Méthode de microdureté- pour déterminer la dureté des composants structurels individuels et des phases de l'alliage, des couches superficielles très fines (centièmes de millimètre).
Similaire à la méthode Vickers. Le pénétrateur est une pyramide de plus petites dimensions, les charges d'indentation P sont de 5 ... 500 gf
méthode de grattage.
Avec un cône, une pyramide ou une boule en diamant, une rayure est appliquée, qui est une mesure. En grattant d'autres matériaux et en les comparant avec une mesure, la dureté du matériau est jugée.
Il est possible d'infliger une rayure d'une largeur de 10 mm sous une certaine charge. Observez la quantité de charge qui donne cette largeur.
Méthode dynamique (selon Shore)
Une balle est lancée sur une surface à partir d'une hauteur donnée et rebondit d'une certaine quantité. Plus la valeur de rebond est grande, plus le matériau est dur.
À la suite d'essais dynamiques de flexion par impact d'échantillons spéciaux avec une encoche (GOST 9454), la viscosité des matériaux est estimée et leur tendance à passer d'un état ductile à un état fragile est établie.
La viscosité est la capacité d'un matériau à absorber énergie mécanique forces externes dues à la déformation plastique.
C'est une caractéristique énergétique d'un matériau, exprimée en unités de travail.La viscosité des métaux et des alliages est déterminée par leur composition chimique, leur traitement thermique et d'autres facteurs internes.
Aussi, la viscosité dépend des conditions dans lesquelles travaille le métal (température, vitesse de chargement, présence de concentrateurs de contraintes).
la résistance aux chocs est déterminé par le travail A consacré à la destruction de l'échantillon, rapporté à sa surface la Coupe transversale F; J/m2 :
Les tests sont effectués en frappant un testeur de choc pendulaire spécial. Pour les tests, un échantillon standard entaillé est utilisé, monté sur les supports d'un coprah. Un pendule d'une certaine masse frappe du côté opposé à l'encoche.
Propriétés technologiques déterminer la capacité des matériaux à subir divers types de traitement. Propriétés de coulée se caractérisent par la capacité des métaux et alliages à l'état fondu à bien remplir la cavité du moule et à reproduire fidèlement sa forme (fluidité), la quantité de réduction de volume lors de la solidification (retrait), la tendance à former des fissures et des pores, et la tendance pour absorber les gaz à l'état fondu.
Ductilité est la capacité des métaux et alliages à subir divers types traitement sous pression sans destruction.
Soudabilité est déterminé par la capacité des matériaux à former des joints soudés solides.
Usinabilité est déterminé par la capacité des matériaux à être traités par un outil de coupe.
123. La capacité des matériaux à résister à la déformation dans les couches de surface sous l'action de contact local. dureté.
124. La capacité des matériaux à résister à la déformation et à la destruction sous l'influence de divers types de charges est appelée dureté
125. Le processus d'accumulation progressive de dommages dans le métal sous l'influence de contraintes variables à long terme. Fatigue.
126. Les essais mécaniques, dans lesquels les charges appliquées à l'échantillon augmentent progressivement et sont maintenues pendant un temps relativement long, sont appelés statistique.
127. Les essais mécaniques, dans lesquels les charges appliquées à l'échantillon sont à court terme, sont appelés dynamique.
128. Les essais mécaniques, dans lesquels les charges appliquées à l'échantillon sont de nature continue et peuvent évoluer dans le temps selon une certaine loi, sont appelés cyclique.
129. Parmi les propriétés suivantes des matériaux, lesquelles sont classées comme mécaniques ? Résistance, ductilité élevée, ténacité, dureté relativement élevée.
130. Parmi les propriétés suivantes des matériaux, lesquelles sont classées comme technologiques ? Déformabilité, soudabilité, fluidité.
131. Parmi les propriétés suivantes des matériaux, lesquelles sont classées comme opérationnelles ? Résistance à l'usure, résistance à la chaleur.
132 . Laquelle des propriétés énumérées des matériaux est déterminée lors d'essais mécaniques statiques ? Tension uniaxiale, dureté.
133. Laquelle des propriétés énumérées des matériaux est déterminée lors d'essais mécaniques dynamiques ? la résistance aux chocs.
134. Laquelle des propriétés énumérées des matériaux est déterminée lors d'essais mécaniques cycliques ? Essais de fatigue et de fluage des métaux.
135. La température à laquelle, lorsqu'il est refroidi, la résistance aux chocs d'un matériau diminue fortement. Seuil de fragilité à froid.
136. Rapport entre le travail de destruction d'un échantillon de matériau standard et sa section transversale. Résistance aux chocs du matériau.
137. Le phénomène selon lequel un métal est déformé plastiquement sous des contraintes faibles (inférieures à la limite d'élasticité), mais continues. Fluer.
138. Processus d'accumulation progressive de dommages (microfissures) dans le métal sous l'influence de contraintes variables à long terme. Fatigue.
139. Une propriété déterminée par la destruction d'un échantillon de matériau standard avec un seul impact d'un testeur d'impact pendule. la résistance aux chocs.
140. Modification de la taille et de la forme de l'échantillon (sans sa destruction) sous l'influence d'une charge externe. Déformation.
141. Une propriété déterminée en introduisant l'une ou l'autre pointe (indenteur) dans la surface du matériau testé. dureté.
142. La déformation du matériau peut être élastique et plastique.
143. Si, après la suppression de la charge externe, la déformation disparaît, elle est considérée élastique.
144. Si, après la suppression de la charge externe, la déformation persiste, elle est considérée Plastique.
145. Dans la méthode de détermination de la dureté Brinell, une pointe (indenteur) est utilisée bille d'acier.
146. Dans la méthode de détermination de la dureté Rockwell, une pointe (indenteur) est utilisée cône en diamant (120 0) ou bille en acier.
147. Dans la méthode de détermination de la dureté Vickers, une pointe (indenteur) est utilisée pyramide de diamant tétraédrique (136 0)
148. Lors de la détermination de la microdureté d'un matériau, une pointe (indenteur) est utilisée pyramide de diamant correcte (136 0)
149. Quel est le diamètre d'une bille d'acier trempé utilisée comme pénétrateur pour déterminer la dureté des matériaux ? 1,5 ; 2,5 ; 5 ; 10 mm.
150. Qu'est-ce qui détermine le diamètre d'une bille en acier trempé utilisée comme pénétrateur pour déterminer la dureté des matériaux ? Du matériau, de la dureté et de l'épaisseur.
151. Qu'est-ce qui est utilisé comme critère de choix du type de pointe (indenteur) lors de la détermination de la dureté par la méthode Rockwell ? Épaisseur, dureté.
152 . Le critère d'estimation de la valeur de la dureté Brinell est surface de l'empreinte.
153. Le nombre de dureté Brinell est défini comme rapport charge/surface.
154. La valeur de la dureté Brinell a pour dimension H. B.
155. La dureté Rockwell a la dimension HRA, YRB, HRC.
156. La dureté Vickers a la dimension HV
157. Le critère d'évaluation de la valeur de la dureté Rockwell est profondeur d'empreinte.
158. Laquelle des unités de mesure suivantes peut être utilisée pour caractériser la dureté d'un matériau ? Pennsylvanie
160. Quelle valeur limite de dureté du matériau est admissible lors de sa détermination par la méthode Brinell ? 250 HB.
161. Lors de la détermination de la dureté par la méthode Rockwell sur l'échelle B, l'amplitude de la charge appliquée au pénétrateur est égale à 100 kg.
162. Lors de la détermination de la dureté par la méthode Rockwell sur l'échelle C, l'amplitude de la charge appliquée au pénétrateur est égale à 150 kgf.
163. Valeur de dureté Rockwell inversement proportionnel à la profondeur de l'empreinte.
164. Comment la valeur de la dureté est-elle indiquée si elle est déterminée par la méthode Rockwell lorsqu'un cône de diamant est enfoncé dans un échantillon sous une charge de 150 kgf ? HRC.
165. Quelle est la définition de la dureté mesurée par la méthode Vickers ? HV
166. La capacité des matériaux à subir une déformation plastique importante avant la rupture est appelée viscosité.
167. L'essai de traction uniaxiale des matériaux fait référence à statistique essais.
168. Dans quelles unités la contrainte mécanique qui se produit dans l'échantillon lorsqu'il est étiré est-elle mesurée ? MPa
169. Lors de l'essai de matériaux pour la tension uniaxiale, dans quelles unités l'allongement de l'échantillon est-il mesuré ? %
170. Graphique de la dépendance de la contrainte qui se produit dans l'échantillon sur son allongement relatif lors du test des matériaux pour la tension uniaxiale. Diagramme de tension du matériau.
171. La contrainte à laquelle, avec la déformation élastique du matériau, la déformation plastique apparaît. Limite de rendement.
172. La contrainte à laquelle la déformation plastique résiduelle de l'échantillon est de 0,2 %. Limite d'élasticité conditionnelle.
173. La contrainte maximale dans l'échantillon, mesurée lors du test des matériaux pour la tension uniaxiale. La résistance ultime du matériau.
174. Le coefficient de proportionnalité entre la contrainte qui se produit dans l'échantillon et son allongement relatif. Module d'élasticité.
175. La plasticité du matériau est évaluée par allongement maximal.
176 . La résistance du matériau est évaluée par résistance à la traction du matériau.
177. La viscosité du matériau est évaluée par graphique en aires.
177. La rigidité du matériau est estimée par angle d'inclinaison de la section linéaire.
178. Le déplacement des atomes d'une distance relativement faible par rapport à leur position d'équilibre est observé à déformation élastique.
179. Le déplacement des couches atomiques les unes par rapport aux autres est observé à déformation plastique.
180. Quels défauts structuraux jouent le rôle le plus significatif dans le mécanisme de déplacement des couches atomiques les unes par rapport aux autres ? Luxations.
181. La transition d'un métal plastiquement déformé vers un état d'équilibre lors du chauffage. Retour (repos).
182. Phénomène dans lequel un métal subit une déformation plastique et devient plus résistant mais moins ductile. durcissement
183. Le mouvement des dislocations sous l'influence des contraintes internes au matériau conduit à à un déplacement progressif des plans atomiques.
184. Le processus qui conduit au fait que la dureté et la résistance d'un métal déformé plastiquement diminuent, et que la ductilité augmente et acquiert une valeur proche de la valeur avant déformation. Recristallisation.
185. Laquelle des grandeurs suivantes augmente avec une augmentation du degré de déformation plastique ? Limite d'élasticité, résistance à la traction, densité de dislocation.
186. Laquelle des quantités suivantes diminue avec une augmentation du degré de déformation plastique ? Plastique.
187. Dans les métaux et alliages déformés, la densité de dislocations atteint des valeurs de l'ordre 10 12
188. Quel type de fracture se caractérise par un gros travail de destruction du matériau ? visqueux
189. Le type de destruction du matériel peut être déterminé selon le travail de destruction, le type de fissure, la vitesse de propagation, la nature de la rupture superficielle.
190. La surface mate de la fracture, qui révèle une structure fibreuse au microscope, indique visqueux destruction matérielle
191. La surface brillante de la fracture, qui révèle une structure en plateau au microscope, indique fragile destruction matérielle
192. La rupture fragile du matériau correspond à moins de travail et d'angle, vitesse spontanée, structure en plateau, surface brillante.
193. La rupture ductile du matériau correspond à grand travail et angle, la vitesse dépend de la vitesse d'action, structure fibreuse, surface mate.
Thème 5. Aciers et fontes
194. Partie homogène de l'alliage, qui a sa propre structure, ses propres propriétés et qui est séparée des autres parties similaires de l'alliage par une interface ou sinon par une frontière. phase d'alliage.
195. Chaque point du diagramme d'état de l'alliage le reflète composition des phases.
196. L'ensemble des points reflétant les températures de début du processus de cristallisation (achèvement de la fusion) pour les alliages de diverses compositions forme une ligne sur le diagramme d'état liquide.
197. Graphique de la dépendance de la température de l'alliage de refroidissement au temps. Courbe de refroidissement.
198. Le diagramme d'état de l'alliage est un graphe de dépendance composition de phase sur la température, la pression et la composition chimique.
199. La condition principale pour la solubilité illimitée des composants les uns dans les autres à l'état solide est un type de structure cristalline, rayon atomique proche, proche Propriétés chimiques.
200. L'ensemble des points reflétant les températures de début du processus de fusion (achèvement de la cristallisation) pour les alliages de diverses compositions forme une ligne sur le diagramme d'état solide.
201. Les aciers sont différents des fontes la teneur en carbone.
202. Les aciers sont obtenus dans les aciéries à partir de fonte blanche hypereutectique.
203. Parmi les impuretés suivantes, lesquelles ne sont pas nocives dans les aciers ? Carbone, cuivre, chrome, silicium, manganèse, nickel
204. Lesquels des éléments suivants font partie des impuretés nocives permanentes dans les aciers et les fontes ? Soufre, phosphore, azote, hydrogène, oxygène.
205 . Mélange mécanique de deux ou plusieurs phases solides qui se forme à température constante à partir d'une phase liquide. Eutectique.
206. Composé chimique du fer avec du carbone. Cémentite.
207. Solution solide d'incorporation de carbone dans α-Fe. ferrite
208. Solution solide d'incorporation de carbone dans γ – Fe. austénite.
209. Mélange mécanique d'austénite avec de la cémentite. Lidaburite.
210. Mélange mécanique de ferrite avec de la cémentite. Perlite.
211. La teneur en carbone de l'acier hypoeutectoïde est 0,02-0,8%
212. La teneur en carbone dans l'acier hypereutectoïde est 0,8-2,14%
213. L'eutectoïde ne diffère de l'eutectique que par le fait qu'il est formé de la phase solide.
214. La teneur en carbone de la perlite est 0,8%
215. La teneur maximale en carbone de la ferrite est observée à une température de 727°C et est 0,02%
216. La teneur maximale en carbone dans l'austénite atteint 2,14 % et est observée à une température 1147 0 C.
217. La teneur en carbone de l'austénite à une température de 727°C est 0,8%
218. La cémentite est combinaison chimique de fer et de carbone
219. l'austénite est solution solide d'incorporation de carbone dans γ – Fe
220. La perlite est mélange mécanique de ferrite avec de la cémentite
221. La lédéburite est mélange mécanique d'austénite avec de la cémentite
222. La cémentite, formée à partir d'austénite à la suite d'une diminution de la solubilité du carbone dans celle-ci avec une température décroissante, est appelée secondaire.
223. La cémentite, formée à partir de ferrite à la suite d'une diminution de la solubilité du carbone dans celle-ci avec une température décroissante, est appelée tertiaire.
224. La cémentite formée à partir d'un liquide fondu lors de sa cristallisation est appelée primaire.
225. Les composants structuraux des aciers hypoeutectoïdes sont ferrite et perlite.
226. Les composants structuraux des aciers hypereutectoïdes sont perlite et cémentite secondaire.
227. Les composants structuraux des aciers eutectoïdes sont perlite
228. La qualité des aciers est déterminée teneur en impuretés nocives.
229. L'opération de désoxydation de l'acier est réalisée afin de élimination de l'excès d'oxygène de l'acier.
230. Pour la désoxydation des aciers, la fonte liquide est alimentée manganèse, silicium, aluminium.
231. Les lettres "kp", "ps" à la fin de la nuance d'acier au carbone indiquent le degré de désoxydation des aciers.
232. Les nombres au début d'une nuance d'acier au carbone de qualité indiquent teneur moyenne en carbone en dixièmes de pour cent.
233. Si la lettre "U" est au début de la nuance d'acier, cela signifie que l'acier carboné.
234. La présence de la lettre « G » dans la nuance d'acier au carbone signifie que l'acier contient du manganèse.
235. La lettre "A" à la fin de la nuance d'acier signifie que l'acier haute qualité.
236. Des inclusions de graphite de forme feuilletée sont observées en fonte malléable.
237. Quelle forme ont les inclusions de graphite dans la fonte ductile ? Floconneux.
238. Quelle forme ont les inclusions de graphite dans fonte grise? Lamellaire.
239. Quelle forme ont les inclusions de graphite dans les fontes ductiles ? sphérique.
240. Si le carbone dans la fonte est à l'état lié (sous forme de cémentite), alors cette fonte est considérée métastable.
241 . Laquelle des fontes suivantes a la dureté la plus élevée ? Fontes blanches.
242. Vitesse accrue le refroidissement liquide à l'état fondu conduit à la formation blanc hypoeutectique Fers moulés.
243. Parmi les impuretés suivantes, lesquelles contribuent à la formation d'inclusions de graphite dans les fontes ? carbone
244. L'acier 40X est acier au chrome.
245. L'acier 40X contient 0,4 % de carbone et de chrome.
246. La lettre "H" dans la nuance d'acier allié signifie nickel.
247. La lettre "C" dans la nuance d'acier allié signifie la présence dans l'alliage silicium.
248. La lettre "M" dans la nuance d'acier allié signifie la présence dans l'alliage molybdène.
249. L'acier CVG est acier allié à trempabilité accrue, qui n'a pas de résistance à la chaleur.
250. La teneur en carbone de l'acier CVG est 0,95-1%
Les propriétés mécaniques caractérisent la capacité d'un matériau à résister à la déformation et à la destruction sous l'action de charges appliquées.
Par la nature du changement dans le temps de la charge agissante essais mécaniques sont divisés en statique (traction, compression, flexion, torsion); dynamique (pour la flexion par impact) et cyclique (pour la fatigue).
Selon l'effet de la température sur le procédé, ils sont divisés en essais à température ambiante, à basse température et à haute température (pour la résistance à long terme, le fluage).
Essais statiques sont effectuées lorsqu'un échantillon est exposé à une certaine vitesse d'une charge agissant en permanence. La vitesse de déformation est de 10 -4 -10 -1 s -1 . Les essais de traction statique sont parmi les plus courants. Les propriétés déterminées par ces tests sont données dans de nombreuses normes de spécifications de matériaux. Les tests statiques incluent : traction, compression, flexion, torsion.
Essais dynamiques se caractérisent par l'application d'une charge de choc à l'échantillon et une vitesse de déformation importante. La durée du test ne dépasse pas des centaines de fractions de seconde. La vitesse de déformation est d'environ 10 2 s -1 . Les essais dynamiques sont le plus souvent effectués selon le schéma de flexion par impact des éprouvettes avec une entaille.
Essais cycliques caractérisé par de multiples changements de charge en amplitude et en direction. Un exemple de tests sont essais de fatigue, ils sont de longue durée et, selon leur résultat, déterminent le nombre de cycles jusqu'à la défaillance à différentes significations tension. En définitive, on trouve les contraintes limites que l'échantillon peut supporter sans destruction pendant un certain nombre de cycles de chargement.
La propriété mécanique la plus simple est la dureté. Les méthodes de détermination de la dureté sont divisées, en fonction du taux d'application de la charge, en statique et dynamique, et selon la méthode d'application, en méthodes d'indentation et de rayure. Les méthodes de détermination de la dureté selon Brinell, Rockwell, Vickers sont des méthodes d'essai statiques.
Dureté – C'est la capacité d'un matériau à résister à l'enfoncement d'un corps plus dur (un pénétrateur) sous l'action de forces extérieures.
Lors des tests de dureté, une pyramide, un cône ou une boule (indenteur) est enfoncé dans la surface des matériaux, et il existe donc des méthodes de test, respectivement, selon Vickers, Rockwell et Brinell. De plus, il existe des méthodes d'essai de dureté moins courantes: la méthode de rebond élastique (selon Shore), la méthode de dureté comparative (Poldi) et quelques autres.
Lors du test de dureté des matériaux, des échantillons spéciaux standard ne sont pas fabriqués, cependant, certaines exigences sont imposées sur les dimensions, la surface des échantillons et des produits.
Dureté Vickers(GOST 2999-75) est déterminée en pressant une pyramide de diamant dans le métal avec un angle au sommet de 136° sous une charge constante (P) : 1 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 5 ; dix; 20; trente; 50 ou 100 kgf et maintenir sous charge pendant 10 à 15 s. Pour déterminer la dureté des métaux et alliages ferreux, des charges de 5 à 100 kgf sont utilisées, des alliages de cuivre - de 2,5 à 50 kgf, des alliages d'aluminium - de 1 à 100 kgf. Après avoir retiré la charge, la longueur de la diagonale de l'indentation est déterminée à l'aide d'un microscope de l'appareil et la dureté HV est calculée par la formule
où P est la charge, kgf ; d est la diagonale d'impression, mm.
La norme d'essai contient un tableau de la dépendance de la dureté à l'amplitude de la charge et à la longueur de la diagonale. Par conséquent, dans la pratique, les calculs ne sont pas effectués, mais un tableau de calcul prêt à l'emploi est utilisé. La dureté Vickers HV est mesurée en kgf/mm2, N/mm2 ou MPa. La valeur de dureté Vickers peut varier de HV 2060 à HV 5 sous une charge de 1 kgf.
Par méthode Brinell une bille en acier trempé d'un diamètre de 10, 5 ou 2,5 mm est enfoncée dans l'échantillon ou le produit sous l'action de charges de 3 000, 1 000, 750, 500, 250, 62,5 kgf et autres (GOST 9012-59). Le schéma de détermination de la dureté Brinell est illustré à la fig. 1.20. L'empreinte ronde résultante sur l'échantillon est mesurée à la loupe et la valeur de dureté Brinell est trouvée dans les tableaux, dont la valeur ne dépasse pas 450 HB. La dureté Brinell est presque la même que les valeurs de dureté Vickers.
La dureté HB est également l'amplitude des contraintes de résistance à l'indentation, c'est-à-dire quantité physique:
où P est la charge, kgf ; D est le diamètre de la bille, mm ; t est la profondeur du segment d'empreinte ; d est le diamètre d'indentation, mm.
Riz. 1.20. Schéma de détermination de la dureté Brinell.
La dureté Brinell HB (par défaut) a la dimension kgf/mm 2, par exemple, la dureté d'un alliage d'aluminium est de 70 HB. Avec une charge définie en Newtons, la dureté Brinell est mesurée en MPa.
Par exemple, la dureté d'un acier recuit est de 207 HB pour une charge de 3 000 kgf, un diamètre de bille de 10 mm, un diamètre d'empreinte de 4,2 mm, soit, compte tenu du facteur de conversion : 1 newton = 9,8 kgf, HB = 2028 MPa.
Par méthode Rockwell(GOST 9013-59) un cône en diamant est enfoncé avec un angle supérieur de 120° (échelles A et C) ou une bille en acier d'un diamètre de 1,5875 mm (échelle B). Dans ce cas, la dureté est déterminée, respectivement, HRA, HRC et HRB. Actuellement, la mesure de la dureté Rockwell est la méthode la plus courante, car lors de l'utilisation des testeurs de dureté Rockwell, il n'est pas nécessaire de mesurer l'indentation, le numéro de dureté est lu sur l'échelle de l'instrument immédiatement après le retrait de la charge principale.
La méthode consiste à presser un pénétrateur dans l'échantillon d'essai sous l'action de deux charges appliquées séquentiellement - la préliminaire P 0 et la principale P 1, qui s'ajoute à la préliminaire, de sorte que la charge totale P = P0 + P1. Après plusieurs secondes de maintien, la charge principale est supprimée et la profondeur de pénétration résiduelle du pénétrateur est mesurée, qui continue en même temps à être sous l'action de la précharge. Le mouvement de l'aiguille principale de l'indicateur d'une division de l'échelle correspond au mouvement du pénétrateur de 0,002 mm, qui est pris comme unité de dureté.
Sur la fig. 1.21 montre un schéma de mesure de la dureté selon la méthode Rockwell avec un cône en diamant ou en carbure. Lors des tests, la profondeur de l'empreinte restaurée est mesurée. Les échelles A et C coïncident, puisque les tests sont effectués avec le même pénétrateur - un cône en diamant, mais à des charges différentes : 60 et 150 kgf, respectivement. La dureté dans ce cas est définie comme
Riz. 1.21. Schéma de détermination de la dureté Rockwell (indenteur - cône).
En pratique, les valeurs de dureté Rockwell ne sont pas calculées par des formules, mais sont lues à partir de l'échelle correspondante (noire ou rouge) de l'instrument. Les échelles HRC et HRA sont utilisées pour une dureté élevée, HRB pour une dureté faible. Le nombre de dureté Rockwell est mesuré en unités arbitraires, c'est une mesure de la profondeur d'indentation du pénétrateur sous une certaine charge.
Propriétés mécaniques des métaux en tension . L'essai de traction des matériaux est effectué conformément à GOST 1497-84 "Méthodes d'essai de traction". La norme établit des méthodes d'essai de traction statique des métaux ferreux et non ferreux pour déterminer à une température de 20 ° C les limites de proportionnalité, d'élasticité, de limite d'élasticité, de résistance à la traction, d'allongement relatif et de contraction relative, module d'élasticité.
Pour les essais, des éprouvettes plates et cylindriques découpées dans une pièce ou fabriquées spécialement sont utilisées. Les dimensions des échantillons sont réglementées par la norme spécifiée, elles sont soumises à une similitude géométrique et peuvent être courtes et longues. Pour un échantillon cylindrique, le rapport de la longueur de travail initiale est pris je 0 et diamètre initial d0 : je 0 = 5d 0 - échantillon court, je 0 = 10d 0 est un long échantillon. Pour un échantillon plat, le rapport de longueur de travail est pris je 0 et aire de la section F 0 : je 0 = 5,65 F 0 - échantillon court, je 0 = 11,3 F 0 est un long échantillon. Les échantillons cylindriques sont fabriqués avec un diamètre de 3 mm ou plus. Les échantillons sont constitués d'une partie travaillante d'une longueur je 0 , et des têtes dont la forme et la taille correspondent aux poignées de la machine (Fig. 1.22).
Riz. 1.22. Éprouvettes cylindriques et plates avant et après essai de traction.
Riz. 1.23. Diagramme d'étirement primaire.
L'échantillon est étiré sur des machines spéciales qui enregistrent l'ampleur de la charge appliquée et le changement de longueur de l'échantillon pendant l'étirement.
Les mêmes machines vous permettent d'enregistrer le changement de longueur de l'échantillon avec une charge croissante (Fig. 1.23), c'est-à-dire diagramme d'essai de traction primaire en coordonnées : charge (P), en N, kN et allongement absolu de l'échantillon Δ je en mm.
En mesurant l'amplitude de la charge aux points caractéristiques du diagramme d'essai de traction (Fig. 1.23), les caractéristiques suivantes des propriétés mécaniques des matériaux sont déterminées:
σ pts - limite de proportionnalité, point R;
σ 0,05 - limite d'élasticité, point e;
σ t - limite d'élasticité physique, point s;
σ 0,2 - limite d'élasticité conditionnelle;
σ in - résistance à la traction ou résistance à la traction, point b.
Les valeurs de 0,05 et 0,2 dans le registre de la limite élastique et élastique correspondent à la valeur de déformation résiduelle Δ je en pourcentage de je 0 lorsque l'échantillon est étiré. Les contraintes d'essai de traction sont déterminées en divisant la charge P correspondant au point caractéristique du diagramme par l'aire de section initiale F 0 de la partie travaillante de l'éprouvette :
L'aire de la section transversale F 0 est déterminée comme suit :
pour un échantillon cylindrique 
pour un échantillon plat, F 0 = a 0 × b 0, où a 0 est l'épaisseur initiale et b 0 est la largeur initiale de l'échantillon. Au point k, la contrainte de résistance à la rupture du matériau est déterminée.
La limite proportionnelle et la limite élastique sont déterminées à l'aide d'une jauge de contrainte (dispositif permettant de déterminer la quantité de déformation). La limite d'élasticité physique et conditionnelle est calculée en déterminant la charge à partir du diagramme de traction. S'il n'y a pas de limite d'élasticité sur le diagramme, alors pour calculer la limite d'élasticité conditionnelle, il est nécessaire de dessiner des constructions graphiques sur le diagramme (Fig. 1.24). Tout d'abord, trouvez la valeur de la déformation résiduelle, égale à 0,2 % de je 0 , puis marquez un segment sur l'axe de déformation égal à 0,2 % de je 0 et tracez une ligne parallèle à la partie proportionnelle du diagramme d'étirement jusqu'à ce qu'elle croise la courbe d'étirement. La charge R 0,2 correspond au point de leur intersection. La limite d'élasticité physique ou conditionnelle caractérise la capacité d'un matériau à amorcer une déformation plastique, c'est-à-dire résistance aux petites déformations plastiques.
Riz. 1.24. Détermination de la limite d'élasticité.
La résistance à la traction peut être calculée à partir de la lecture du dynamomètre, en fonction de la charge maximale P max à la rupture ; ou trouver P max (P in) à partir du diagramme d'étirement primaire. Le caractère de la déformation en traction des matériaux visqueux et cassants diffère considérablement.
Les matériaux fragiles, après avoir atteint la charge maximale, échouent rapidement sans déformation plastique significative, par conséquent, σ in pour les matériaux fragiles est une caractéristique de résistance à la rupture, et pour les matériaux ductiles, c'est une caractéristique de résistance à la déformation.
La contrainte de rupture est définie comme vraie. Dans ce cas, la charge de rupture est divisée par la section transversale finale de l'éprouvette après rupture (Fc):
Toutes les valeurs ainsi calculées sont des caractéristiques de la résistance du matériau.
Plasticité, c'est-à-dire la capacité à se déformer sans destruction, se caractérise par des changements dans les dimensions de l'échantillon. Lors des essais à la rupture, les caractéristiques de plasticité sont déterminées : allongement relatif
et contraction relative
Où je vers et F k - respectivement, la longueur de la partie travaillante et la section transversale de l'échantillon après rupture.
Les caractéristiques calculées des propriétés mécaniques après l'essai de traction sont enregistrées dans le protocole.
Propriétés mécaniques des métaux sous compression . Pour les matériaux fragiles à faible résistance à la traction, un test de compression est effectué conformément à GOST 25.503-97. Des échantillons cylindriques avec des extrémités lisses et des rainures d'extrémité sont utilisés pour les essais.
En compression, on retrouve les caractéristiques de résistance à la déformation suivantes : limite de proportionnalité 
, limite élastique 
, limite d'élasticité physique 
, limite d'élasticité conditionnelle 
, résistance à la traction 
. Les contraintes sont calculées comme le rapport de la charge correspondante à la section transversale de l'échantillon avant déformation. La résistance à la traction peut être calculée sans enregistrer de diagramme de compression, pour les autres calculs un diagramme d'essai primaire est nécessaire.
Le diagramme de compression des échantillons ductiles diffère de celui des échantillons fragiles. Les matériaux hautement ductiles ne se cassent pas sous la compression et s'aplatissent. Par conséquent, la résistance à la compression temporaire des échantillons de plastique ne peut être déterminée que conditionnellement, car après la section de durcissement, il y a une augmentation rapide de l'aplatissement de l'échantillon. Les matériaux fragiles sont détruits lors de légères déformations et la résistance à la traction se trouve dans le rapport de la charge maximale à la section initiale de l'échantillon. Les matériaux fragiles tels que la fonte ont une résistance à la compression supérieure à la résistance à la traction. De nombreux matériaux fragiles se rompent sous compression en raison du cisaillement ou du cisaillement le long de plans à un angle de 45° par rapport à l'axe de l'échantillon.
Les caractéristiques de plasticité en compression comprennent ε - le raccourcissement relatif de l'échantillon : 
où h 0 , h k sont les hauteurs initiale et finale de l'échantillon.
Essais de flexion . Le test de flexion est effectué selon GOST 14019-80 selon deux schémas: avec une charge concentrée appliquée au milieu de la portée et avec une flexion pure (Fig. 1.25).
Riz. 1.25. Schéma de flexion par une force concentrée ( UN) et deux charges symétriques ( b).
À la suite du test, la limite de proportionnalité, la limite d'élasticité, la limite d'élasticité sont trouvées avec une mesure précise de l'amplitude de la déformation. La résistance à la flexion est calculée σ bend : 
où М izg est le plus grand moment fléchissant, égal au premier schéma de chargement М izg = Р je/4, et selon le deuxième schéma - M izg \u003d Ra; W - moment résistant, caractéristique de la section transversale de la poutre, pour les échantillons de section ronde W = πd 3 /32 ; pour les échantillons de section rectangulaire W = bh 2 /6, où h est la hauteur de la barre.
La plasticité caractérise f razr (valeur de déflexion), déformation, qui dépend du matériau, de la longueur de l'échantillon, du moment d'inertie, etc.
Essais dynamiques . Essai de choc . Une caractéristique importante des propriétés mécaniques est la résistance aux chocs, qui caractérise le travail spécifique consacré à la destruction lors de l'impact d'un échantillon avec une encoche. La résistance aux chocs est déterminée lors des tests sur un testeur d'impact à pendule avec une marge de travail constante du pendule conformément à la norme GOST 9454-78 "Méthode d'essai de flexion par impact à des températures basses, ambiantes et élevées". La norme s'applique aux métaux et alliages ferreux et non ferreux et établit une méthode d'essai de -100 à +1 000 °C. La méthode est basée sur la destruction d'un échantillon à l'aide d'un concentrateur de contraintes par impact d'un pendule au choc. À la suite du test, le travail total dépensé sur l'impact K ou la résistance aux chocs du COP est déterminé.
Des éprouvettes rectangulaires avec un concentrateur U, V, T (fissure de fatigue) sont utilisées. Les échantillons les plus courants sont des échantillons de 55 × 10 × 10 mm avec un concentré d'U de 2 × 2 mm (Fig. 1.26).
Riz. 1.26. Spécimen standard à encoche en U pour les essais d'impact.
Seule une partie de l'énergie du pendule est dépensée pour la destruction de l'échantillon par impact, et donc le pendule continue à se déplacer après la destruction de l'échantillon, en s'écartant d'un certain angle. Plus la quantité de travail consacrée à la destruction de l'échantillon est importante, plus l'angle d'écart par rapport à la verticale après destruction est petit. La valeur de cet angle détermine le travail d'impact K ou le travail consacré à la destruction de l'échantillon. Le travail de la fracture K est lié à la section transversale de l'échantillon S0 au site de la fracture, et ainsi KC est déterminé – résistance aux chocs: KS \u003d K / S 0, où K est mesuré en J (kgf m), S 0 en m 2 (cm 2).
Selon le type de concentrateur, la résistance aux chocs est désignée par KCU, KCV, KCT et a les dimensions MJ/m 2 (MJ/cm 2) ou kgf m/cm 2 .
Contrôler les questions et les tâches
1. Quels types de réseaux cristallins sont typiques pour les métaux purs ?
2. Dessinez les réseaux cristallins de bcc, fcc, hcp, indiquez leur numéro de coordination et leur densité de tassement.
3. Quels types de liaisons sont typiques pour les métaux Al, Cu, Fe ; semi-métaux Bi, Si et matériaux non métalliques ?
4. Décrire les signes typiques d'un état métallique.
5. Quels défauts de la structure cristalline sont présents dans les vrais cristaux ?
6. Décrire la structure des plastiques et autres matériaux non métalliques.
7. Décrire les principales méthodes de recherche de matériaux.
8. Qu'est-ce que l'analyse macro des matériaux ?
9. Que peut-on déterminer dans l'étude de la microstructure ?
10. Comment préparer les objets de recherche pour la macro- et la micro-analyse ?
11. Décrire les avantages de la microscopie électronique dans l'étude des matériaux.
11. Quels problèmes peut-on résoudre en utilisant des méthodes d'analyse par rayons X pour étudier les matériaux ?
12. Quelles sont les exigences pour le choix des matériaux dans la fabrication des produits ?
13. Décrire les propriétés chimiques des matériaux.
14. Quels types de corrosion sont possibles dans les matériaux lors de leur fonctionnement dans des environnements agressifs ?
15. Décrire la physique et la chaleur propriétés physiques matériaux.
16. Décrire les propriétés mécaniques des matériaux.
17. Comment la dureté Brinell, Rockwell et Vickers est-elle déterminée ?
18. Notez les unités de dureté Brinell, Rockwell et Vickers.
19. Quelles méthodes d'essai des propriétés mécaniques sont classées comme statiques, dynamiques et cycliques ?
20. Dessinez un diagramme de traction primaire pour un matériau ductile.
21. Comment déterminer la résistance à la traction et la limite d'élasticité à partir du diagramme de traction ?
22. Quels types d'échantillons sont utilisés pour trouver l'allongement et la contraction relative ?
23. Quelles caractéristiques sont déterminées lors des essais de compression et de flexion ?
24. Quelles caractéristiques sont calculées lors des tests de flexion par impact ?
25. Quelle est la différence entre la résistance aux chocs, notée KCU, KV, KST ?
Toute substance, qu'il s'agisse d'un gaz, d'un liquide ou d'un corps solide, possède un certain nombre de propriétés spécifiques qui lui sont propres. Cependant, ces propriétés permettent non seulement d'individualiser les éléments, mais aussi de les combiner en groupes selon le principe de similitude.
Regardez les métaux: d'un point de vue philistin, ce sont des éléments brillants, à haute conductivité électrique et thermique, non sensibles aux influences physiques extérieures, malléables et facilement soudables à haute température. Cette liste est-elle suffisante ? combiner les métaux en un seul groupe? Bien sûr que non, les métaux et leurs dérivés (alliages) sont beaucoup plus complexes et possèdent toute une gamme de propriétés chimiques, physiques, mécaniques et technologiques. Aujourd'hui, nous ne parlerons que d'un seul groupe : les propriétés mécaniques des métaux.
Propriétés mécaniques de base des métaux
Quelles sont ces propriétés ? Les propriétés mécaniques sont les propriétés d'une substance qui reflètent sa capacité à résister aux actions extérieures. Il existe neuf propriétés mécaniques de base des métaux :
Résistance - signifie que l'application d'une charge statique, dynamique ou alternative n'entraîne pas une violation de l'intégrité externe et interne du matériau, une modification de sa structure, de sa forme et de sa taille.
Dureté (souvent confondue avec résistance) - caractérise la capacité d'un matériau à résister à la pénétration d'un autre objet plus dur.
Élasticité - signifie la capacité de se déformer sans rompre l'intégrité sous l'action de certaines forces et de reprendre sa forme d'origine après avoir été libéré de la charge.
La plasticité (souvent confondue avec l'élasticité et vice versa) est également la capacité de se déformer sans violer l'intégrité, mais contrairement à l'élasticité, la plasticité signifie qu'un objet est capable de conserver la forme résultante.
Résistance aux fissures - sous l'influence de forces externes (impact, tension, etc.), le matériau ne forme pas de fissures et conserve son intégrité externe.
La viscosité ou résistance aux chocs est l'antonyme de fragilité, c'est-à-dire la capacité à maintenir l'intégrité du matériau sous des contraintes physiques croissantes.
Résistance à l'usure - la capacité de maintenir l'intégrité interne et externe lors d'un frottement prolongé.
Résistance à la chaleur - une capacité à long terme à résister aux changements de forme, de taille et de destruction lorsqu'il est exposé à des températures élevées.
La fatigue est le temps et le nombre d'impacts cycliques qu'un matériau peut supporter sans rompre son intégrité.
Souvent, en parlant de certaines propriétés, on confond leurs noms : on se réfère aux propriétés technologiques comme physiques, physiques comme mécaniques, et vice versa. Et ce n'est pas surprenant, car malgré les différences profondes sous-jacentes à un groupe particulier de propriétés, les propriétés mécaniques sont non seulement extrêmement étroitement liées aux autres caractéristiques des métaux, mais en dépendent également directement.
Les plus interdépendantes sont les propriétés mécaniques et chimiques des métaux, car c'est la composition chimique du métal ou de l'alliage, sa structure interne (caractéristiques du réseau cristallin) qui dictent tous ses autres paramètres. Si nous parlons des propriétés mécaniques et physiques des métaux, elles sont le plus souvent confondues les unes avec les autres, en raison de la proximité de ces définitions.
Les propriétés physiques sont souvent indissociables des propriétés mécaniques. Par exemple, les métaux réfractaires sont aussi les plus durables. La principale différence réside dans la nature des propriétés. Propriétés physiques - celles qui apparaissent au repos, mécaniques - uniquement sous influence extérieure. Les propriétés mécaniques et technologiques des métaux ne sont pas pires que les autres. Par exemple, la propriété mécanique d'un métal "résistance" peut être le résultat de son traitement technologique compétent (à cette fin, le "durcissement" et le "vieillissement" sont souvent utilisés). La relation inverse n'est pas moins importante, par exemple, la ductilité est une manifestation d'une bonne ténacité.
En conclusion, nous pouvons dire que connaissant certaines propriétés chimiques, physiques ou technologiques, on peut prédire comment le métal se comportera sous l'influence d'une charge (c'est-à-dire mécaniquement), et vice versa.
Quelle est la différence entre les propriétés mécaniques des métaux et des alliages ?
Les propriétés mécaniques des métaux et des alliages diffèrent-elles ? Indubitablement. Après tout, tout alliage métallique est initialement créé afin d'obtenir des propriétés spécifiques. Certaines combinaisons d'éléments d'alliage et du métal de base dans l'alliage peuvent transformer instantanément l'élément allié. Ainsi, l'aluminium (pas le métal le plus solide et le plus dur au monde) en combinaison avec le zinc et le magnésium forme un alliage comparable en résistance à l'acier. Tout cela donne des possibilités pratiquement illimitées pour obtenir des substances les plus proches de celles requises.
Une attention particulière doit être portée aux propriétés mécaniques des métaux déposés. Le métal déposé est considéré comme le métal avec lequel deux ou plusieurs parties d'un élément ou d'une structure métallique ont été soudées. Ce métal, comme des fils, relie les parties cassées. La sécurité et la fiabilité de l'ensemble de la structure dépendront du comportement de la "couture" sous charge. Sur cette base, il est extrêmement important que les propriétés du métal fondu ne soient pas pires que celles du métal de base.
Comment déterminer les propriétés mécaniques ?
Expérimentalement. Parmi les principales méthodes de détermination des propriétés mécaniques des métaux figurent:
Essais de traction ;
Méthode d'indentation Brinell ;
Détermination de la dureté du métal selon Rockwell ;
cote de dureté Vickers;
Détermination de la viscosité à l'aide d'un testeur d'impact pendulaire ;
Les propriétés mécaniques sont d'une grande importance. Leur connaissance permet l'utilisation des métaux et de leurs alliages avec le plus efficace et don.
Les propriétés mécaniques sont caractérisées par la capacité d'un matériau à résister à toutes sortes d'influences extérieures avec l'application d'une force. Selon la combinaison de caractéristiques, on distingue la résistance du matériau à la compression, à la flexion, à l'impact, à la torsion, etc., la dureté, la plasticité, l'élasticité et l'abrasion.
Résistance - la propriété d'un matériau à résister à la destruction sous l'action des contraintes résultant de la charge. L'étude de cette propriété des matériaux est engagée dans une science particulière - la résistance des matériaux. Les suivants sont concepts généraux sur la résistance des matériaux nécessaires pour étudier les propriétés de base matériaux de construction.
Les matériaux d'une structure peuvent subir diverses charges. Les plus typiques pour les structures de construction sont la compression, la tension, la flexion et l'impact. Les matériaux en pierre (granit, béton) résistent bien à la compression et bien pire (5 à 50 fois) - étirement, flexion, impact, donc les matériaux en pierre sont principalement utilisés dans les structures qui fonctionnent en compression. Des matériaux tels que le métal et le bois fonctionnent bien en compression, flexion et tension, ils sont donc utilisés dans des structures qui subissent ces charges.
La résistance des matériaux de construction est caractérisée par la résistance à la traction.
La résistance à la traction (Pa) est la contrainte correspondant à la charge qui provoque la destruction de l'échantillon du matériau. La résistance à la compression de divers matériaux est de 0,5 ... 1000 MPa ou plus. La résistance à la compression est déterminée en testant des échantillons pour des raisons mécaniques ou presses hydrauliques. A cet effet, des échantillons spécialement fabriqués sont utilisés, la forme d'un cube avec un côté de 2 ... 30 cm Les échantillons sont fabriqués à partir de matériaux plus homogènes dans des tailles plus petites et à partir de matériaux moins homogènes - de grandes tailles. Parfois, des essais de compression sont effectués sur des éprouvettes ayant la forme de cylindres ou de prismes. Dans les essais de traction des métaux, les échantillons sont utilisés sous forme de tiges rondes ou de bandes ; dans les essais de traction des liants, des éprouvettes en forme de huit sont utilisées.
Pour déterminer la résistance à la traction, des échantillons sont fabriqués conformément aux instructions des GOST. Les dimensions et la forme des échantillons sont strictement maintenues, car elles affectent de manière significative le résultat du test. Ainsi, prismes et cylindres résistent moins à la compression que des cubes de même section ; à l'inverse, les prismes bas (hauteur inférieure à un côté) résistent mieux à la compression que les cubes. Cela s'explique par le fait que lorsque l'échantillon est comprimé, les plaques de presse sont fortement pressées contre ses plans de support et les forces de frottement résultantes empêchent les surfaces adjacentes de l'échantillon de se dilater, et les parties centrales latérales de l'échantillon subissent une expansion transversale, qui n'est retenu que par les forces d'adhésion entre les particules. Par conséquent, plus la section de l'échantillon est éloignée des plateaux de la presse, plus il est facile de détruire cette section et l'échantillon dans son ensemble. Pour la même raison, lors du test de matériaux fragiles (pierre, béton, brique, etc.), une forme caractéristique de destruction se forme - l'échantillon se transforme en deux pyramides tronquées, pliées avec des sommets.
La résistance du matériau est influencée non seulement par la forme et la taille de l'échantillon, mais également par la nature de sa surface et le taux d'application de la charge. Par conséquent, pour obtenir résultats comparables les méthodes d'essai standard établies pour ce matériau doivent être suivies. La résistance dépend également de la structure du matériau, de sa densité (porosité), de sa teneur en humidité et de la direction d'application de la charge. Pour la flexion, des échantillons sont testés sous forme de poutres situées sur deux supports et chargées d'une ou deux charges concentrées, augmentées jusqu'à la rupture des poutres.
Dans les matériaux de structure, on admet des contraintes qui ne représentent qu'une partie de la résistance à la traction, créant ainsi une marge de sécurité. Lors de l'établissement de la valeur de la marge de sécurité, l'hétérogénéité du matériau est prise en compte - moins le matériau est homogène, plus la marge de sécurité doit être élevée.
Lors de l'établissement du facteur de sécurité, l'agressivité de l'environnement de fonctionnement et la nature de l'application de la charge sont importantes. Les environnements agressifs et les charges alternées qui provoquent la fatigue des matériaux nécessitent un facteur de sécurité plus élevé. La marge de sécurité, qui assure la sécurité et la durabilité des structures des bâtiments et des structures, est établie par des normes de conception et est déterminée par le type et la qualité du matériau, les conditions de travail et la classe du bâtiment en termes de durabilité, comme ainsi que des calculs techniques et économiques particuliers.
Derrière dernières années de nouvelles méthodes de contrôle de la résistance sont introduites dans la pratique de la construction, permettant de tester des spécimens ou éléments individuels structures. Ces méthodes peuvent être utilisées pour tester des produits et des structures lors de leur fabrication dans des usines et des chantiers de construction, ainsi qu'après leur installation dans des bâtiments et des structures.
On connaît les méthodes acoustiques dont les plus utilisées sont pulsées et résonnantes. Ces méthodes ont une position de base commune, à savoir : les propriétés physiques d'un matériau ou d'un produit sont évaluées par des indicateurs indirects - la vitesse de propagation des ultrasons ou le temps de propagation de l'onde de choc, ainsi que la fréquence des oscillations naturelles du matériau et leurs caractéristiques d'atténuation.
Dureté - la capacité d'un matériau à résister à la pénétration d'un autre corps plus dur dans celui-ci. La dureté ne correspond pas toujours à la résistance du matériau. Il existe plusieurs méthodes pour déterminer la dureté.
La dureté des matériaux en pierre est évaluée sur l'échelle de Mohs, composée de dix minéraux classés par ordre d'augmentation de leur dureté. L'indice de dureté du matériau testé est compris entre les indices de dureté de deux minéraux adjacents, dont l'un tire, et l'autre est tiré par ce matériau. La dureté des métaux et des plastiques est déterminée en indentant une bille d'acier. Leur abrasion dépend de la dureté des matériaux. Cette propriété du matériau est importante lors du traitement, ainsi que lors de son utilisation pour les sols et les revêtements routiers.
L'abrasion du matériau est caractérisée par la perte de la masse initiale, rapportée à 1 m 2 de surface d'abrasion. La résistance à l'abrasion est déterminée pour les matériaux destinés aux sols, trottoirs, escaliers, etc.
L'usure est la destruction d'un matériau sous l'action conjuguée de l'abrasion et des chocs. La résistance à l'usure est mesurée par la perte de poids, exprimée en pourcentage. L'usure est soumise aux matériaux des revêtements routiers et du ballast des voies ferrées.
La résistance aux chocs est d'une grande importance pour les matériaux utilisés dans les sols et les pavages. La résistance ultime du matériau à l'impact (J / m 3) est caractérisée par la quantité de travail consacrée à la destruction de l'échantillon, par unité de volume du matériau. Les tests d'impact des matériaux sont effectués sur un appareil spécial - un coprah.
Déformation - modification de la taille et de la forme des matériaux sous charge. Si, après le retrait de la charge, l'échantillon de matériau restaure sa taille et sa forme, la déformation est appelée élastique, mais s'il conserve partiellement ou complètement le changement de forme après le retrait de la charge, une telle déformation est appelée plastique .
Élasticité - la propriété d'un matériau de restaurer sa forme et ses dimensions d'origine après avoir retiré la charge. La limite d'élasticité est considérée comme la contrainte à laquelle les déformations résiduelles atteignent pour la première fois une certaine valeur très faible (fixée par Caractéristiques pour ce matériau).
Plasticité - la propriété d'un matériau de changer de forme sous charge sans l'apparition de fissures (sans discontinuité) et de conserver cette forme après le retrait de la charge. Tous les matériaux sont divisés en ductile et fragile. Les matières plastiques comprennent l'acier, le cuivre, la pâte d'argile, le bitume chauffé, etc. Les matériaux fragiles se décomposent soudainement sans déformation significative. Ceux-ci incluent des matériaux en pierre. Les matériaux fragiles ne résistent bien qu'à la compression et mal - à l'étirement, à la flexion, à l'impact.
