อิทธิพลของสภาวะการทดสอบต่อลักษณะสำคัญของโลหะ วิธีทดสอบคุณสมบัติทางกลของโลหะ ในการทดสอบแรงดึง ให้กำหนด

กวดวิชาสำหรับโรงเรียนอาชีวศึกษา — M .: Mashinostroenie, 1990. — 256 p.: ป่วย — ISBN 5-217-00830-X พื้นฐานของทฤษฎีความแข็งแรง ความเป็นพลาสติกของโลหะและโลหะผสมถูกนำเสนอในรูปแบบที่เข้าถึงได้ พิจารณาอุปกรณ์ หลักการทำงาน กฎการทำงานของเครื่องมือและอุปกรณ์สำหรับการทดสอบ การตรวจจับข้อบกพร่อง ฐานทางคณิตศาสตร์ของการประมวลผลผลการวัดจะได้รับ สามารถใช้คู่มือในการจัดเตรียมคนงานในการผลิตได้ ความปลอดภัย ความปลอดภัยจากอัคคีภัย และสุขาภิบาลอุตสาหกรรม
ข้อมูลความปลอดภัยเบื้องต้น
ความปลอดภัยจากอัคคีภัย
สุขาภิบาลอุตสาหกรรม
คุณสมบัติของวัสดุพื้นฐาน
วัสดุโลหะเบื้องต้น ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการผลิตโลหะและโลหะผสม
คุณสมบัติพื้นฐานของโลหะและโลหะผสม
วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ คุณสมบัติและการใช้งาน
พื้นฐานของทฤษฎีความยืดหยุ่นและการเสียรูปและการแตกหักของพลาสติก
ลักษณะทั่วไปและโครงสร้างผลึกอะตอมของโลหะและโลหะผสม
แนวคิดของสภาวะความเครียด-ความเครียด
การเปลี่ยนรูปยางยืดและพลาสติก
อิทธิพลของอุณหภูมิต่อความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกของโลหะและโลหะผสม
ข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการทำลายล้าง
การทดสอบทางกลของโลหะและโลหะผสม
การจำแนกวิธีการทดสอบ
การทดสอบแบบสถิต
การทดสอบแรงกระแทก
การทดสอบความเหนื่อยล้า
การทดสอบความแข็งแกร่งและการคืบคลานในระยะยาว
การวัดความแข็ง
อุปกรณ์และเครื่องมือสำหรับการทดสอบทางกล
การจำแนกประเภทของอุปกรณ์และเครื่องมือสำหรับการทดสอบทางกล
อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องจักรสำหรับการทดสอบแบบสถิต
อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องจักรสำหรับการทดสอบแรงกระแทก
อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องจักรสำหรับการโหลดแบบแปรผันซ้ำ ๆ (การทดสอบความล้า)
อุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องจักรสำหรับการทดสอบพิเศษ
เครื่องมือวัดความแข็ง
เครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบ
วิธีการควบคุมแบบไม่ทำลาย คำนิยาม คุณสมบัติทางกายภาพโลหะและโลหะผสม
การจำแนกวิธีการทดสอบแบบไม่ทำลาย
ข้อบกพร่องของโลหะและโลหะผสมสาเหตุ
วิธีระบายความร้อนสำหรับการตรวจจับข้อบกพร่อง
การวิเคราะห์เชิงความร้อนของการเปลี่ยนเฟสในโลหะและโลหะผสม
การวิเคราะห์เชิงความร้อนที่อุณหภูมิสูง
การวิเคราะห์เชิงความร้อนที่ ความเร็วสูงความร้อนและความเย็น
การวิเคราะห์แคลอรี่
วิธีการไดลาโตเมตริก
วิธีการแม่เหล็ก
วิธีการทางไฟฟ้า
วิธีการแบบกระแสวนแบบพาราเมตริก
วิธีการทางเสียง
วิธีการควบคุมเส้นเลือดฝอย
วิธีการตรวจหารอยรั่ว
วิธีการถ่ายภาพรังสีและรังสี
ทดสอบไม่ได้ วัสดุโลหะ
แบบทดสอบ วัสดุก่อสร้างและผลิตภัณฑ์
การทดสอบวัสดุสิ่งทอ
การทดสอบพลาสติก
แบบทดสอบพิเศษ
การทดสอบความสามารถในการแปรรูปโลหะโดยการตัด
การทดสอบทางเทคโนโลยี
การทดสอบเครื่องมือ
ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับมาตรฐาน มาตรวิทยา และการควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์
มาตรฐานของรัฐและมาตรวิทยา
มาตรฐานและคุณภาพของผลิตภัณฑ์
มาตรฐานการทดสอบวัสดุและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
ข้อกำหนดสำหรับตัวอย่างทดสอบและวิธีการประมวลผลผลการทดสอบ
ตัวอย่างและการผลิตตัวอย่างทดสอบจากพวกเขา
การประมวลผลทางสถิติของผลการทดสอบ
การลงทะเบียนผลการทดสอบ
บรรณานุกรม

ความแข็งแรงคือความสามารถของโลหะในการต้านทานการทำลายภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอก คุณค่าของโลหะในฐานะวัสดุทางวิศวกรรมควบคู่ไปกับคุณสมบัติอื่นๆ ถูกกำหนดโดยความแข็งแรง

ค่าความแข็งแรงบ่งชี้ว่าต้องใช้แรงมากเพียงใดในการเอาชนะพันธะภายในระหว่างโมเลกุล

การทดสอบโลหะสำหรับความต้านทานแรงดึงนั้นดำเนินการกับเครื่องจักรพิเศษที่มีความสามารถหลากหลาย เครื่องจักรเหล่านี้ประกอบด้วยกลไกการโหลดที่สร้างแรง ยืดชิ้นงานทดสอบ และระบุปริมาณแรงที่ใช้กับชิ้นงานทดสอบ กลไกคือการกระทำทางกลและไฮดรอลิก

พลังของเครื่องจักรนั้นแตกต่างกันและสูงถึง 50 ตัน 7 แสดงอุปกรณ์ของเครื่องประกอบด้วยเฟรม 2 และแคลมป์ 4 ซึ่งตัวอย่างทดสอบ 3 ได้รับการแก้ไข

แคลมป์ด้านบนติดอยู่ในเฟรมโดยไม่เคลื่อนไหว และแคลมป์ด้านล่างจะค่อยๆ ลดระดับลงอย่างช้าๆ ระหว่างการทดสอบโดยใช้กลไกพิเศษในการยืดตัวอย่าง

ข้าว. 7. การทดสอบแรงดึงของโลหะ:

เอ - อุปกรณ์สำหรับทดสอบแรงดึงของโลหะ b - ตัวอย่างสำหรับการทดสอบแรงดึง: I - รอบ, II - แบน

โหลดที่ส่งระหว่างการทดสอบกับตัวอย่างสามารถกำหนดได้โดยตำแหน่งของลูกศรของอุปกรณ์บนมาตราส่วนการวัด 1

ตัวอย่างควรได้รับการทดสอบภายใต้สภาวะเดียวกันเสมอเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบผลลัพธ์ได้ ดังนั้นมาตรฐานที่เกี่ยวข้องจึงกำหนดขนาดตัวอย่างทดสอบบางขนาด

ชิ้นงานทดสอบมาตรฐานสำหรับการทดสอบแรงดึงคือชิ้นงานที่มีลักษณะกลมและแบน ดังแสดงในรูปที่ 7b.

ตัวอย่างแบบเรียบจะใช้ในการทดสอบแผ่น วัสดุแถบ ฯลฯ และหากโปรไฟล์โลหะอนุญาต ก็จะทำตัวอย่างแบบกลม

ความแข็งแกร่งสูงสุด (σ b) คือความเครียดที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่วัสดุสามารถสัมผัสได้ก่อนที่จะถูกทำลาย ความต้านทานแรงดึงของโลหะเท่ากับอัตราส่วนของโหลดสูงสุดเมื่อทำการทดสอบชิ้นงานทดสอบสำหรับการแตกร้าวไปยังพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นของชิ้นงานทดสอบ กล่าวคือ

σ b = P b / F 0 ,

โดยที่ R b - โหลดสูงสุดก่อนการแตกของตัวอย่าง kgf;

F 0 - พื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นของตัวอย่าง mm 2

เพื่อที่จะ ปลอดภัยในการทำงานเครื่องจักรและโครงสร้าง จำเป็นที่ระหว่างการใช้งานความเค้นในวัสดุจะต้องไม่เกินขีดจำกัดของสัดส่วนที่กำหนดไว้ กล่าวคือ ความเค้นสูงสุดที่ไม่ทำให้เกิดการเสียรูป

ความต้านทานแรงดึงของโลหะบางชนิดในการทดสอบแรงดึง kgf / mm 2:

ตะกั่ว 1.8

อลูมิเนียม 8

วิธีการกำหนด คุณสมบัติทางกลโลหะแบ่งออกเป็น:
- คงที่เมื่อโหลดเติบโตช้าและราบรื่น (แรงดึง, การบีบอัด, การดัด, แรงบิด, การทดสอบความแข็ง)
- ไดนามิกเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นด้วย ความเร็วสูง(การทดสอบการดัดงอกระแทก);
- วัฏจักรเมื่อโหลดเปลี่ยนขนาดและทิศทางซ้ำ ๆ (การทดสอบความล้า)

การทดสอบแรงดึง

เมื่อทดสอบในความตึง ค่าความต้านทานแรงดึง (σ นิ้ว) ค่าความแข็งแรงคราก (σ t) การยืดตัวแบบสัมพัทธ์ (δ) และการแคบแบบสัมพัทธ์ (ψ) จะถูกกำหนด การทดสอบดำเนินการกับเครื่องรับแรงดึงโดยใช้ตัวอย่างมาตรฐานที่มีพื้นที่หน้าตัด Fo และความยาวใช้งาน (คำนวณ) แท้จริง จากการทดสอบจะได้แผนภาพแรงดึง (รูปที่ 1) abscissa แสดงค่าความเครียด พิกัดแสดงภาระที่ใช้กับตัวอย่าง
ความต้านแรงดึง (σ ใน) คือโหลดสูงสุดที่วัสดุสามารถทนต่อได้โดยไม่ทำลาย ซึ่งอ้างอิงถึงพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นของตัวอย่าง (Pmax / Fo)

ข้าว. 1. แผนภูมิยืด

ควรสังเกตว่าเมื่อยืดออก ตัวอย่างจะยืดออก และ ส่วนตามขวางลดลงอย่างต่อเนื่อง ความเค้นที่แท้จริงถูกกำหนดโดยการหารภาระที่กระทำในช่วงเวลาหนึ่งด้วยพื้นที่ที่กลุ่มตัวอย่างมีในขณะนั้น ไม่ได้กำหนดความเครียดที่แท้จริงในทางปฏิบัติในชีวิตประจำวัน แต่จะมีการใช้ความเค้นแบบมีเงื่อนไข โดยสมมติว่าภาพตัดขวาง Fo ของตัวอย่างยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

ความแข็งแรงของผลผลิต (σ t) คือโหลดที่เกิดการเปลี่ยนรูปพลาสติก ซึ่งอ้างอิงถึงพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้นของตัวอย่าง (Pt / Fo) อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการทดสอบแรงดึง โลหะผสมส่วนใหญ่ไม่มีจุดครากในแผนภาพ ดังนั้นความแข็งแรงของผลผลิตตามเงื่อนไข (σ 0.2) จึงถูกกำหนด - ความเค้นซึ่งสอดคล้องกับการเปลี่ยนรูปพลาสติก 0.2% ค่าที่เลือก 0.2% ค่อนข้างแม่นยำแสดงลักษณะการเปลี่ยนรูปจากความยืดหยุ่นเป็นพลาสติก

ลักษณะของวัสดุยังรวมถึงขีดจำกัดความยืดหยุ่น (σ pr) ซึ่งหมายถึงความเค้นที่ทำให้การเสียรูปของพลาสติกถึงค่าที่กำหนดไว้ล่วงหน้า โดยทั่วไปจะใช้ค่าความเครียดตกค้าง 0.005 0.02; 0.05%. ดังนั้น σ 0.05 \u003d Rpr / Fo (Rpr คือโหลดที่การยืดตัวที่เหลือคือ 0.05%)

ขีด จำกัด สัดส่วน σ pts = Rpts / Fo (Rpts คือโหลดสูงสุดภายใต้การกระทำที่กฎของ Hooke ยังคงปฏิบัติตาม)

ความเป็นพลาสติกมีลักษณะเฉพาะโดยการยืดตัวแบบสัมพัทธ์ (δ) และการหดตัวแบบสัมพัทธ์ (ψ):

δ = [(lk - lo)/lo]∙100% ψ = [(Fo – Fk)/Fo]∙100%,

โดยที่ lk คือความยาวสุดท้ายของตัวอย่าง lo และ Fo คือความยาวเริ่มต้นและพื้นที่หน้าตัดของตัวอย่าง Fk คือพื้นที่หน้าตัดที่จุดแตกหัก

สำหรับวัสดุที่มีความเป็นพลาสติกต่ำ การทดสอบแรงดึงทำให้เกิดปัญหา เนื่องจากการบิดเบือนเล็กน้อยระหว่างการติดตั้งตัวอย่างทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่สำคัญในการพิจารณาภาระการแตกหัก วัสดุดังกล่าวมักจะต้องผ่านการทดสอบการโค้งงอ

การทดสอบความแข็ง

ข้อบังคับ:

GOST 8.062-85 " ระบบรัฐสร้างความมั่นใจในความสม่ำเสมอของการวัด ระบุมาตรฐานพิเศษและรูปแบบการตรวจสอบสถานะสำหรับเครื่องมือวัดความแข็งตามมาตราส่วน Brinell"

GET 33-85 "สถานะพิเศษของหน่วยความแข็งตามมาตราส่วน Brinell"

ความแข็ง - ความสามารถของวัสดุในการต้านทานการแทรกซึมของวัตถุอื่นที่แข็งแกร่งกว่า - หัวกด ความแข็งของวัสดุถูกกำหนดโดยวิธีการของ Brinell, Rockwell, Vickers, Shore (รูปที่ 2)

เอ	ข	ใน

ข้าว. 2. แบบแผนสำหรับกำหนดความแข็งตาม Brinell (a), Rockwell (b) และ Vickers (c)

ความแข็งของโลหะตาม Brinell จะแสดงด้วยตัวอักษร HB และตัวเลข ในการแปลงหมายเลขความแข็งเป็นระบบ SI จะใช้ค่าสัมประสิทธิ์ K = 9.8 106 โดยจะคูณค่าความแข็ง Brinell: HB = HB K, Pa

ไม่แนะนำให้ใช้วิธีความแข็งแบบบริเนลสำหรับเหล็กกล้าที่มีความแข็งมากกว่า HB 450 และโลหะที่ไม่ใช่เหล็กที่มีความแข็งมากกว่า 200 HB

สำหรับวัสดุต่างๆ มีการสร้างความสัมพันธ์ระหว่างค่าความต้านทานแรงดึง (MPa) และค่าความแข็ง HB: σ ใน ≈ 3.4 HB สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนรีดร้อน σ ใน ≈ 4.5 HB - สำหรับโลหะผสมทองแดง σ ใน ≈ 3.5 HB - สำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียม

การกำหนดความแข็งด้วยวิธี Rockwell ทำได้โดยการกดกรวยเพชรหรือลูกเหล็กลงในโลหะ เครื่องดนตรี Rockwell มีสามสเกล - A, B, C. กรวยเพชรใช้สำหรับทดสอบวัสดุแข็ง (มาตราส่วน A และ C) และลูกบอลใช้สำหรับทดสอบวัสดุอ่อน (มาตราส่วน B) ขึ้นอยู่กับสเกล ความแข็งจะแสดงด้วยตัวอักษร HRB, HRC, HRA และแสดงเป็นหน่วยพิเศษ

เมื่อวัดความแข็งโดยใช้วิธี Vickers พีระมิดเพชรทรงสี่เหลี่ยมจะถูกกดลงในพื้นผิวโลหะ (บดหรือขัดเงา) วิธีนี้ใช้เพื่อกำหนดความแข็งของชิ้นส่วนที่มีความหนาเล็กและชั้นผิวบางที่มีความแข็งสูง (เช่น หลังทำไนไตรดิ้ง) ความแข็งแบบวิคเกอร์เรียกว่า HV การแปลงหมายเลขความแข็ง HV เป็นระบบ SI ดำเนินการคล้ายกับการแปลหมายเลขความแข็ง HB

เมื่อวัดความแข็งโดยใช้วิธีการชอร์ ลูกบอลที่มีหัวกดจะตกลงมาบนตัวอย่าง โดยตั้งฉากกับพื้นผิวของมัน และความแข็งจะถูกกำหนดโดยความสูงของการสะท้อนกลับของลูกบอล และถูกกำหนดให้เป็น HS

วิธี Kuznetsov-Herbert-Rehbinder - ความแข็งถูกกำหนดโดยเวลาหน่วงของการแกว่งของลูกตุ้มซึ่งเป็นโลหะที่อยู่ระหว่างการศึกษา

การทดสอบแรงกระแทก

แรงกระแทกแสดงถึงความสามารถของวัสดุในการต้านทานการรับน้ำหนักแบบไดนามิกและแนวโน้มที่จะเกิดการแตกหักแบบเปราะ สำหรับการทดสอบแรงกระแทก จะมีการสร้างตัวอย่างพิเศษที่มีรอยบาก ซึ่งจะถูกทำลายด้วยเครื่องทดสอบแรงกระแทกลูกตุ้ม (รูปที่ 3) ในระดับการทดสอบแรงกระแทกของลูกตุ้มงาน K ที่ใช้ในการทำลายจะถูกกำหนดและคุณสมบัติหลักที่ได้รับจากการทดสอบเหล่านี้จะถูกคำนวณ - กำลังรับแรงกระแทก กำหนดโดยอัตราส่วนของงานทำลายตัวอย่างต่อพื้นที่หน้าตัด และวัดเป็น MJ/m 2

ในการกำหนดความทนแรงกระแทก จะใช้ตัวอักษร KS และเพิ่มตัวที่สาม ซึ่งระบุประเภทของรอยบากบนตัวอย่าง: U, V, T รายการ KCU หมายถึงแรงกระแทกของตัวอย่างที่มีรอยบากคล้ายตัว U, KCV - มีรอยบากคล้ายตัว V และ KCT - มีรอยแตกที่ฐานของรอยบาก งานของการแตกหักของตัวอย่างระหว่างการทดสอบการกระแทกประกอบด้วยสององค์ประกอบ: งานของการเริ่มต้นการแตกร้าว (Az) และงานการขยายพันธุ์ของรอยแตก (Ap)

การกำหนดความทนแรงกระแทกเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโลหะที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำและเผยให้เห็นแนวโน้มที่จะเกิดความเปราะเมื่อเย็น กล่าวคือ แรงกระแทกจะลดลงเมื่ออุณหภูมิในการทำงานลดลง

ข้าว. 3. แบบแผนของเครื่องทดสอบแรงกระแทกลูกตุ้มและตัวอย่างการกระแทก

เมื่อทดสอบการกระแทกกับตัวอย่างที่มีรอยบากที่อุณหภูมิต่ำ เกณฑ์ความเปราะเย็นจะถูกกำหนด ซึ่งกำหนดลักษณะผลกระทบของการลดอุณหภูมิต่อแนวโน้มของวัสดุที่จะแตกหักแบบเปราะ ในช่วงการเปลี่ยนผ่านจากการแตกหักแบบยืดหยุ่นไปเป็นแบบเปราะ จะสังเกตเห็นความต้านแรงกระแทกที่ลดลงอย่างรวดเร็วในช่วงอุณหภูมิ ซึ่งเรียกว่าขีดจำกัดอุณหภูมิของความเปราะเย็น ในกรณีนี้ โครงสร้างของการแตกหักจะเปลี่ยนจากผิวด้านที่มีเส้นใย (การแตกหักแบบเหนียว) เป็นเงาแบบผลึก (การแตกหักแบบเปราะ) เกณฑ์ความเปราะเย็นจะแสดงโดยช่วงอุณหภูมิ (tw. - thr.) หรือหนึ่งอุณหภูมิ t50 ซึ่งสังเกตพบ 50% ของส่วนประกอบเส้นใยในการแตกหักของตัวอย่างหรือค่าของแรงกระแทกจะลดลงครึ่งหนึ่ง .

ความเหมาะสมของวัสดุสำหรับงานที่อุณหภูมิที่กำหนดนั้นพิจารณาจากขอบความหนืดของอุณหภูมิ ซึ่งพิจารณาจากความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิการทำงานและอุณหภูมิการเปลี่ยนผ่านของความเปราะเย็น และยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใด วัสดุก็จะยิ่งมีความน่าเชื่อถือมากขึ้นเท่านั้น

การทดสอบความล้า

ความล้าเป็นกระบวนการของการสะสมความเสียหายของวัสดุทีละน้อยภายใต้การกระทำของความเค้นสลับซ้ำๆ ซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของรอยแตกและรอยแตก ความล้าของโลหะเกิดจากความเข้มข้นของความเค้นในแต่ละปริมาตร (ในสถานที่ที่มีการสะสมของอโลหะและการรวมตัวของก๊าซ คุณสมบัติของโลหะในการต้านทานความล้าเรียกว่าความอดทน

การทดสอบความล้าจะดำเนินการกับเครื่องจักรสำหรับการดัดซ้ำๆ ของชิ้นงานทดสอบแบบหมุนซึ่งจับจ้องอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งหรือทั้งสองข้าง หรือบนเครื่องจักรสำหรับทดสอบแรงดึง-แรงกด หรือการบิดแบบซ้ำๆ จากการทดสอบ กำหนดขีดจำกัดความทนทาน ซึ่งกำหนดลักษณะความต้านทานของวัสดุเมื่อยล้า

ขีดจำกัดความทนทานคือความเค้นสูงสุดซึ่งไม่มีความล้มเหลวเมื่อยล้าเกิดขึ้นหลังจากจำนวนรอบการโหลดพื้นฐาน

ขีดจำกัดความทนทานแสดงด้วย σ R โดยที่ R คือปัจจัยความไม่สมดุลของวงจร

เพื่อกำหนดขีดจำกัดความทนทาน มีการทดสอบตัวอย่างอย่างน้อยสิบตัวอย่าง ตัวอย่างแต่ละชิ้นได้รับการทดสอบที่ความเค้นต่อความล้มเหลวเพียงครั้งเดียวหรือที่จำนวนรอบฐาน จำนวนรอบพื้นฐานต้องมีอย่างน้อย 107 โหลด (สำหรับเหล็ก) และ 108 (สำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก)

ลักษณะสำคัญของความแข็งแรงของโครงสร้างคือความอยู่รอดภายใต้การโหลดแบบเป็นวงกลม ซึ่งเข้าใจกันว่าเป็นระยะเวลาของการทำงานของชิ้นส่วนตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของรอยแตกเมื่อยล้าระดับมหภาคแรกที่มีขนาด 0.5–1 มม. จนถึงความล้มเหลวขั้นสุดท้าย ความอยู่รอดมีความสำคัญเป็นพิเศษต่อความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์ ซึ่งการทำงานที่ปราศจากปัญหาจะได้รับการดูแลโดยการตรวจจับแต่เนิ่นๆ และป้องกันการพัฒนาต่อไปของรอยแตกเมื่อยล้า

โลหะมีลักษณะเฉพาะที่มีความเหนียวสูง การนำความร้อนและไฟฟ้า มีลักษณะเป็นเงาโลหะ

ธาตุประมาณ 80 ธาตุในระบบธาตุของ D.I. มีคุณสมบัติเป็นโลหะ เมนเดเลเยฟ. สำหรับโลหะ เช่นเดียวกับโลหะผสม โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้าง คุณสมบัติทางกลมีความสำคัญอย่างยิ่ง โดยหลักๆ แล้ว ได้แก่ ความแข็งแรง ความเหนียว ความแข็ง และแรงกระแทก

ภายใต้การกระทำของภาระภายนอก ความเครียดและการเสียรูปจะเกิดขึ้นในร่างกายที่มั่นคง หมายถึงพื้นที่หน้าตัดเดิมของตัวอย่าง

การเสียรูป -นี่คือการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดของร่างกายที่เป็นของแข็งภายใต้การกระทำของแรงภายนอกหรือเป็นผลมาจากกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในร่างกายระหว่างการเปลี่ยนแปลงเฟส การหดตัว ฯลฯ การเสียรูปอาจเป็น ยืดหยุ่น(หายไปหลังจากขนถ่าย) และ พลาสติก(เก็บไว้หลังจากขนถ่าย) ด้วยภาระที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ตามกฎแล้วการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นจะผ่านเข้าไปในพลาสติกจากนั้นตัวอย่างจะถูกทำลาย

วิธีการทดสอบคุณสมบัติทางกลของโลหะ โลหะผสม และวัสดุอื่นๆ ขึ้นอยู่กับวิธีการใช้โหลด โดยแบ่งออกเป็นแบบสถิต ไดนามิก และแบบสลับกัน

ความแข็งแกร่ง -ความสามารถของโลหะในการต้านทานการเสียรูปหรือการทำลายต่อโหลดแบบสถิต ไดนามิก หรือแบบสลับกัน ความแข็งแรงของโลหะภายใต้แรงสถิตย์ได้รับการทดสอบสำหรับความตึง การอัด การดัดงอ และการบิดเบี้ยว จำเป็นต้องทำการทดสอบต่อเนื่อง ความแข็งแรงภายใต้โหลดไดนามิกจะถูกประเมินโดยแรงกระแทกเฉพาะ และภายใต้โหลดแบบสลับ - โดยความล้า

เพื่อตรวจสอบความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความเหนียว โลหะในรูปของชิ้นงานทรงกลมหรือแบนจะได้รับการทดสอบความตึงคงที่ การทดสอบดำเนินการกับเครื่องทดสอบแรงดึง จากการทดสอบจะได้แผนภาพแรงดึง (รูปที่ 3.1) . บนแกน abscissa ของแผนภาพนี้ ค่าความเครียดจะถูกพล็อต และบนแกนกำหนด ค่าความเค้นจะถูกนำไปใช้กับตัวอย่าง

จากกราฟจะเห็นได้ว่าไม่ว่าความเค้นที่ใช้จะน้อยเพียงใด ก็ทำให้เกิดการเสียรูป และการเสียรูปในขั้นต้นจะยืดหยุ่นได้เสมอ และขนาดจะขึ้นอยู่กับความเค้นโดยตรง บนเส้นโค้งที่แสดงในแผนภาพ (รูปที่ 3.1) การเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นนั้นมีลักษณะเป็นเส้น OAและความต่อเนื่องของมัน

ข้าว. 3.1. เส้นโค้งการเปลี่ยนรูป

เหนือจุด แต่สัดส่วนระหว่างความเครียดและความเครียดถูกละเมิด ความเครียดไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความยืดหยุ่น แต่ยังทำให้พลาสติกเสียรูปอีกด้วย ค่าเท่ากับส่วนแนวนอนจากเส้นประถึงเส้นโค้งทึบ

ในระหว่างการเปลี่ยนรูปแบบยืดหยุ่นภายใต้การกระทำของแรงภายนอก ระยะห่างระหว่างอะตอมในโครงผลึกจะเปลี่ยนไป การนำโหลดออกช่วยขจัดสาเหตุที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในระยะห่างระหว่างอะตอม อะตอมจะกลับสู่ตำแหน่งเดิมและการเสียรูปจะหายไป

การเปลี่ยนรูปพลาสติกเป็นกระบวนการที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงและซับซ้อนกว่ามาก ในระหว่างการเปลี่ยนรูปของพลาสติก ส่วนหนึ่งของคริสตัลจะเคลื่อนที่สัมพันธ์กับส่วนอื่นๆ หากนำโหลดออก ส่วนที่เคลื่อนของคริสตัลจะไม่กลับสู่ที่เดิม การเสียรูปจะยังคงอยู่ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้พบได้ในการศึกษาโครงสร้างจุลภาค นอกจากนี้ การเสียรูปของพลาสติกยังมาพร้อมกับการแตกตัวของบล็อกโมเสคภายในเมล็ดพืช และในระดับที่สำคัญของการเสียรูป จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างของเมล็ดพืชและตำแหน่งในอวกาศที่เห็นได้ชัดเจน และช่องว่าง (รูพรุน) ปรากฏขึ้นระหว่างเมล็ดพืช (บางครั้งด้วย) ภายในธัญพืช)

เป็นตัวแทนของการพึ่งพา OAB(ดูรูปที่ 3.1) ระหว่างแรงดันไฟภายนอก ( σ ) และการเสียรูปสัมพัทธ์ที่เกิดจากมัน ( ε ) กำหนดลักษณะคุณสมบัติทางกลของโลหะ

ความชันของเส้นตรง OAการแสดง ความแข็งของโลหะ, หรือคำอธิบายว่าน้ำหนักที่ใช้จากภายนอกเปลี่ยนแปลงระยะทางระหว่างอะตอมอย่างไร ซึ่งในการประมาณค่าแรกจะกำหนดลักษณะแรงของแรงดึงดูดระหว่างอะตอม

แทนเจนต์ของมุมเอียงของเส้นตรง OA สัดส่วนกับโมดูลัสความยืดหยุ่น (อี) ซึ่งเท่ากับผลหารของการหารความเครียดด้วยความเครียดยืดหยุ่นสัมพัทธ์:

แรงดันไฟฟ้าซึ่งเรียกว่าขีด จำกัด ของสัดส่วน ( σ พีซี) สอดคล้องกับช่วงเวลาของการปรากฏตัวของการเปลี่ยนรูปพลาสติก ยิ่งวิธีการวัดความเครียดแม่นยำมากเท่าใด ก็ยิ่งมีจุดต่ำมากเท่านั้น แต่;

ในการวัดทางเทคนิค ลักษณะที่เรียกว่า ความแข็งแรงของผลผลิต (σ 0.2) นี่คือความเครียดที่ทำให้เกิดการเสียรูปถาวรเท่ากับ 0.2% ของความยาวหรือขนาดอื่นๆ ของตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์

แรงดันไฟฟ้าสูงสุด ( σ c) สอดคล้องกับความเครียดสูงสุดที่เกิดขึ้นในความตึงเครียดและเรียกว่า ความต้านทานชั่วคราว หรือ แรงดึง .

อีกลักษณะหนึ่งของวัสดุคือปริมาณของการเปลี่ยนรูปพลาสติกที่เกิดขึ้นก่อนความล้มเหลวและถูกกำหนดให้เป็นการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในความยาว (หรือส่วนตัดขวาง) - สิ่งที่เรียกว่า การขยายญาติ (δ ) หรือ การลดขนาดสัมพัทธ์ (ψ ) แสดงถึงความเหนียวของโลหะ พื้นที่ใต้เส้นโค้ง OABได้สัดส่วนกับงานที่ต้องเสียไปเพื่อทำลายโลหะ ตัวบ่งชี้นี้กำหนด วิธีทางที่แตกต่าง(โดยเฉพาะอย่างยิ่งการกระแทกชิ้นงานที่มีรอยบาก) ลักษณะ ความหนืด โลหะ.

เมื่อตัวอย่างถูกยืดออกจนเกิดความล้มเหลว การพึ่งพาอาศัยกันระหว่างแรงที่ใช้กับการยืดตัวของตัวอย่างจะถูกบันทึกเป็นภาพกราฟิก (รูปที่ 3.2) ซึ่งเป็นผลมาจากไดอะแกรมที่เรียกว่าไดอะแกรม

ข้าว. 3.2. แผนภาพ "แรง (ความเครียด) - การยืดตัว"

การเสียรูปของตัวอย่างภายใต้การโหลดของโลหะผสมนั้นเป็นแบบแมคโครอีลาสติกก่อน จากนั้นค่อย ๆ และในเกรนที่แตกต่างกันภายใต้แรงที่ต่างกันจะผ่านเข้าไปในพลาสติก ซึ่งเกิดขึ้นจากการเลื่อนตามกลไกการเคลื่อนที่ การสะสมของความคลาดเคลื่อนอันเป็นผลมาจากการเสียรูปนำไปสู่การเสริมความแข็งแรงของโลหะ แต่ด้วยความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแต่ละพื้นที่ ศูนย์กลางการแตกหักปรากฏขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดจะนำไปสู่การทำลายตัวอย่างโดยรวมทั้งหมด

ความต้านทานแรงดึงประเมินโดยลักษณะดังต่อไปนี้:

1) แรงดึง;

2) ขีด จำกัด ของสัดส่วน;

3) ความแข็งแรงของผลผลิต;

4) ขีด จำกัด ยืดหยุ่น;

5) โมดูลัสความยืดหยุ่น

6) ความแข็งแรงของผลผลิต;

7) การยืดตัว;

8) การยืดตัวแบบสัมพัทธ์

9) การหดตัวแบบสัมพัทธ์หลังจากการแตก

แรงดึง (กำลังสูงสุดหรือกำลังรับแรงดึง) σ ในคือแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกับโหลดสูงสุด อาร์ บีก่อนการทำลายตัวอย่าง:

σ ใน \u003d P ใน / F 0,

คุณสมบัตินี้จำเป็นสำหรับโลหะ

ขีดจำกัดตามสัดส่วน (σ ชั่วโมง) คือความเครียดตามเงื่อนไข Rพีซี ซึ่งการเบี่ยงเบนจากการพึ่งพาตามสัดส่วนของสะพานระหว่างการเสียรูปและโหลดเริ่มต้นขึ้น เท่ากับ:

σ pc \u003d R pc / F 0.

ค่านิยม σ พีซีมีหน่วยวัดเป็น kgf / mm 2 หรือเป็น MPa .

ความแข็งแรงของผลผลิต (σ เสื้อ) คือแรงดันไฟฟ้า ( Rเสื้อ) ที่ตัวอย่างทำให้เสียรูป (กระแส) โดยไม่มีการเพิ่มน้ำหนักที่เห็นได้ชัดเจน คำนวณตามสูตร:

σ เสื้อ = Rเสื้อ / F 0 .

ขีดจำกัดยางยืด (σ 0.05) - ความเค้นที่การยืดที่เหลือถึง 0.05% ของความยาวของส่วนชิ้นงานของตัวอย่าง เท่ากับฐานของมาตรวัดความเครียด ขีดจำกัดยางยืด σ 0.05 คำนวณโดยสูตร:

σ 0,05 = ป 0,05 /F 0 .

โมดูลัสยืดหยุ่น (อี) – อัตราส่วนของการเพิ่มขึ้นของความเค้นต่อการเพิ่มขึ้นที่สอดคล้องกันของการยืดตัวภายในความเครียดแบบยืดหยุ่น เท่ากับ:

E = Pl 0 / l cf F 0 ,

ที่ไหน ∆Р– โหลดที่เพิ่มขึ้น; ล 0คือความยาวโดยประมาณเริ่มต้นของกลุ่มตัวอย่าง l cfคือการเพิ่มขึ้นของการยืดตัวเฉลี่ย F 0 – พื้นที่หน้าตัดเริ่มต้น

ความแข็งแรงของผลผลิต (เงื่อนไข) - ความเค้นที่การยืดตัวที่เหลือถึง 0.2% ของความยาวของส่วนตัวอย่างในส่วนที่ใช้งาน ซึ่งคำนึงถึงการยืดตัวด้วยเมื่อกำหนดลักษณะเฉพาะ

คำนวณตามสูตร:

σ 0,2 = ป 0,2 /F 0 .

ความแข็งแรงครากแบบมีเงื่อนไขจะถูกกำหนดก็ต่อเมื่อไม่มีจุดครากบนแผนภาพแรงดึง

นามสกุลญาติ (หลังจากหยุดพัก) - หนึ่งในลักษณะของความเป็นพลาสติกของวัสดุเท่ากับอัตราส่วนของการเพิ่มความยาวโดยประมาณของตัวอย่างหลังการทำลาย ( ฉันถึง) ถึงความยาวโดยประมาณเริ่มต้น ( ล 0) เป็นเปอร์เซ็นต์:

การยืดตัวสม่ำเสมอสัมพัทธ์ (δ พี)- อัตราส่วนของการเพิ่มความยาวของส่วนต่างๆ ในส่วนการทำงานของตัวอย่างหลังจากแตกจนถึงความยาวก่อนการทดสอบ แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์

การหดตัวสัมพัทธ์หลังจากการแตกร้าว (ψ ) รวมถึงการยืดตัวแบบสัมพัทธ์ - ลักษณะของความเป็นพลาสติกของวัสดุ กำหนดเป็นอัตราส่วนความแตกต่าง F 0 และขั้นต่ำ ( F ถึง) พื้นที่หน้าตัดของตัวอย่างหลังหักจนถึงพื้นที่หน้าตัดเริ่มต้น ( F0) แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์:

ความยืดหยุ่น – คุณสมบัติของโลหะในการคืนรูปร่างเดิมหลังจากการกำจัดแรงภายนอกที่ทำให้เกิดการเสียรูป ความยืดหยุ่นเป็นคุณสมบัติที่ตรงกันข้ามกับความเป็นพลาสติก

บ่อยครั้งที่พวกเขาใช้ผลิตภัณฑ์ที่เรียบง่ายและไม่ทำลาย (ตัวอย่าง) วิธีง่าย ๆ - การวัดความแข็งเพื่อกำหนดความแข็งแรง

ภายใต้ ความแข็ง วัสดุถูกเข้าใจว่าเป็นความต้านทานต่อการแทรกซึมของวัตถุแปลกปลอมเข้าไปนั่นคือในความเป็นจริงความแข็งยังเป็นตัวกำหนดลักษณะของความต้านทานต่อการเสียรูป มีหลายวิธีในการกำหนดความแข็ง ที่พบมากที่สุดคือ วิธีบริเนล (รูปที่ 3.3 a) เมื่ออยู่ในหน่วยทดสอบภายใต้การกระทำของแรง Rใส่ลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง ดี. ค่าความแข็งบริเนล (HB) คือโหลด ( R) หารด้วยพื้นที่ผิวทรงกลมของรอยประทับ (diameter d).

ข้าว. 3.3. การทดสอบความแข็ง:

a - ตาม Brinell; b - ตาม Rockwell; c - ตาม Vickers

เมื่อวัดความแข็ง วิธีวิคเกอร์ (รูปที่ 3.3, b) ปิรามิดเพชรถูกกดเข้าไป โดยการวัดเส้นทแยงมุมของงานพิมพ์ ( d) ตัดสินความแข็ง (HV) ของวัสดุ

เมื่อวัดความแข็ง วิธีร็อกเวลล์ (รูปที่ 3.3, c) กรวยเพชร (บางครั้งเป็นลูกเหล็กขนาดเล็ก) ทำหน้าที่เป็นหัวกด หมายเลขความแข็งเป็นส่วนกลับของความลึกเยื้อง ( ชม.). มีสามสเกล: A, B, C (ตารางที่ 3.1)

วิธี Brinell และ Rockwell B ใช้สำหรับวัสดุที่อ่อนนุ่ม และวิธีการ Rockwell C ใช้สำหรับวัสดุที่แข็ง และวิธีการ Rockwell A และวิธี Vickers ใช้สำหรับชั้นบาง (แผ่น) วิธีการวัดความแข็งที่อธิบายไว้จะระบุลักษณะความแข็งเฉลี่ยของโลหะผสม เพื่อตรวจสอบความแข็งของส่วนประกอบโครงสร้างแต่ละส่วนของโลหะผสม จำเป็นต้องแปลการเสียรูปอย่างคมชัด กดปิรามิดเพชรไปยังตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งที่พบในส่วนที่บางด้วยกำลังขยาย 100–400 เท่าภายใต้ภาระที่น้อยมาก (ตั้งแต่ 1 ถึง 100 gf) ตามด้วยการวัดแนวทแยงของสำนักพิมพ์ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ลักษณะผลลัพธ์ ( ชม) ถูกเรียก ความแข็งระดับไมโคร และกำหนดลักษณะความแข็งของส่วนประกอบโครงสร้างบางอย่าง

ตารางที่ 3.1 เงื่อนไขการทดสอบความแข็งแบบร็อกเวลล์

เงื่อนไขการทดสอบ		การกำหนด t ความแข็ง
R= 150 kgf
เมื่อทดสอบกับกรวยเพชรแล้วโหลด R= 60 kgf
เมื่อลูกเหล็กถูกกดเข้าและบรรจุลง R= 100 kgf

ค่า HB วัดเป็น kgf / mm 2 (ในกรณีนี้มักไม่ระบุหน่วย) หรือใน SI - ใน MPa (1 kgf / mm 2 \u003d 10 MPa)

ความหนืด – ความสามารถของโลหะในการต้านทานแรงกระแทก ความหนืดเป็นสมบัติตรงกันข้ามกับความเปราะบาง ชิ้นส่วนต่างๆ ระหว่างการใช้งานไม่เพียงประสบกับโหลดแบบสถิตเท่านั้น แต่ยังต้องเผชิญกับโหลดแบบกระแทก (ไดนามิก) ด้วย ตัวอย่างเช่น การรับน้ำหนักดังกล่าวเกิดขึ้นจากล้อตู้รถไฟและเกวียนที่ทางแยกราง

การทดสอบแบบไดนามิกประเภทหลักคือการรับแรงกระแทกของชิ้นงานทดสอบที่มีรอยบากภายใต้สภาวะการดัดงอ การรับแรงกระแทกแบบไดนามิกจะดำเนินการบน headframe ของลูกตุ้ม (รูปที่ 3.4) เช่นเดียวกับการรับน้ำหนักที่ตกลงมา ในกรณีนี้ งานที่ใช้ไปกับการเสียรูปและการทำลายตัวอย่างจะถูกกำหนด

โดยปกติในการทดสอบเหล่านี้จะกำหนดงานเฉพาะที่ใช้ไปกับการเสียรูปและการทำลายตัวอย่าง คำนวณโดยสูตร:

ตำรวจ =K/ ส 0 ,

ที่ไหน KS- งานเฉพาะ ถึง- งานทั้งหมดของการเปลี่ยนรูปและการทำลายตัวอย่าง J; S0- ภาพตัดขวางของตัวอย่างที่รอยบาก m 2 หรือ cm 2

ข้าว. 3.4. การทดสอบแรงกระแทกด้วยเครื่องทดสอบแรงกระแทกลูกตุ้ม

วัดความกว้างของชิ้นงานทดสอบทุกประเภทก่อนทำการทดสอบ ความสูงของชิ้นงานทดสอบที่มีรอยบาก U และ V จะถูกวัดก่อนการทดสอบ และด้วยรอยบาก T หลังการทดสอบ ดังนั้นงานเฉพาะของการเปลี่ยนรูปการแตกหักจึงแสดงโดย KCU, KCV และ KST

ความเปราะบาง โลหะที่อุณหภูมิต่ำเรียกว่า ความเปราะบางเย็น . ค่าความต้านทานแรงกระแทกในกรณีนี้ต่ำกว่าที่อุณหภูมิห้องอย่างมาก

คุณสมบัติทางกลของวัสดุอีกประการหนึ่งคือ ความเหนื่อยล้า. บางส่วน (เพลา, ก้านสูบ, สปริง, สปริง, ราง ฯลฯ) ระหว่างการใช้งาน โหลดประสบการณ์การทำงานที่แตกต่างกันในขนาดหรือทั้งสองในขนาดและทิศทาง (สัญญาณ) ภายใต้อิทธิพลของการโหลดแบบสลับ (แบบสั่นสะเทือน) ดังกล่าว ดูเหมือนว่าโลหะจะเหนื่อย ความแข็งแรงลดลง และชิ้นส่วนถูกทำลาย ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ความเหนื่อยล้าโลหะและการแตกหักที่เกิดขึ้น - เมื่อยล้า สำหรับรายละเอียดเหล่านี้คุณต้องรู้ ขีดจำกัดความอดทน, เหล่านั้น. ค่าของความเค้นสูงสุดที่โลหะสามารถต้านทานได้โดยไม่ทำลายตามจำนวนการเปลี่ยนแปลงของโหลดที่กำหนด (รอบ) ( นู๋).

ความต้านทานการสึกหรอ -ความต้านทานของโลหะต่อการสึกหรอเนื่องจากกระบวนการเสียดสี นี่เป็นลักษณะเฉพาะที่สำคัญ ตัวอย่างเช่น สำหรับวัสดุสัมผัส และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับลวดหน้าสัมผัสและองค์ประกอบเก็บกระแสของตัวสะสมปัจจุบันของยานพาหนะที่ใช้ไฟฟ้า การสึกหรอประกอบด้วยการแยกออกจากพื้นผิวถูของอนุภาคแต่ละชิ้น และถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงในมิติทางเรขาคณิตหรือมวลของชิ้นส่วน

ความล้าและความต้านทานการสึกหรอให้ภาพที่สมบูรณ์ที่สุดของความทนทานของชิ้นส่วนในโครงสร้าง และความเหนียวบ่งบอกถึงความน่าเชื่อถือของชิ้นส่วนเหล่านี้

การทดสอบทางเคมีมักจะประกอบด้วยวิธีมาตรฐานในการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณเพื่อกำหนดองค์ประกอบของวัสดุและสร้างการมีอยู่หรือไม่มีสิ่งเจือปนที่ไม่พึงประสงค์และสารเจือปน พวกเขามักจะเสริมด้วยการประเมินความต้านทานของวัสดุ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับสารเคลือบ ต่อการกัดกร่อนภายใต้การกระทำของสารเคมี ในการกัดเซาะพื้นผิวของวัสดุที่เป็นโลหะ โดยเฉพาะเหล็กกล้าที่ผสมแล้ว จะต้องผ่านการคัดเลือกของสารละลายเคมีเพื่อเผยให้เห็นความพรุน การแยกส่วน เส้นเลื่อน การรวมตัว และโครงสร้างโดยรวม การปรากฏตัวของกำมะถันและฟอสฟอรัสในโลหะผสมหลายชนิดสามารถตรวจพบได้โดยการพิมพ์แบบสัมผัส ซึ่งพื้นผิวโลหะถูกกดลงบนกระดาษภาพถ่ายที่ไวต่อแสง ด้วยความช่วยเหลือของสารละลายเคมีพิเศษ การประเมินความไวของวัสดุต่อการแตกร้าวตามฤดูกาลจะได้รับการประเมิน การทดสอบประกายไฟช่วยให้คุณระบุประเภทของเหล็กที่กำลังตรวจสอบได้อย่างรวดเร็ว

วิธีการวิเคราะห์ทางสเปกโทรสโกปีมีประโยชน์อย่างยิ่ง เนื่องจากช่วยให้สามารถกำหนดคุณภาพอย่างรวดเร็วของสิ่งเจือปนจำนวนเล็กน้อยที่ผู้อื่นไม่สามารถตรวจพบได้ วิธีทางเคมี. เครื่องมือบันทึกโฟโตอิเล็กทริกแบบหลายช่องสัญญาณ เช่น ควอนโตมิเตอร์ โพลีโครเมเตอร์ และควอนไทเซอร์จะวิเคราะห์สเปกตรัมของตัวอย่างโลหะโดยอัตโนมัติ หลังจากนั้นอุปกรณ์บ่งชี้จะระบุเนื้อหาของโลหะแต่ละชนิดที่มีอยู่

วิธีการทางกล

การทดสอบทางกลมักจะทำเพื่อกำหนดพฤติกรรมของวัสดุในสภาวะความเครียดที่แน่นอน การทดสอบดังกล่าวให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับความแข็งแรงและความเหนียวของโลหะ นอกจาก ประเภทมาตรฐานการทดสอบ สามารถใช้อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อสร้างสภาพการทำงานเฉพาะบางอย่างของผลิตภัณฑ์ การทดสอบทางกลสามารถทำได้ภายใต้สภาวะของความเค้นแบบค่อยเป็นค่อยไป (การโหลดแบบสถิต) หรือการรับแรงกระแทก (การโหลดแบบไดนามิก)

ประเภทของความเครียด

ตามลักษณะของการกระทำ ความเค้นแบ่งออกเป็นแรงดึง แรงอัด และแรงเฉือน โมเมนต์บิดเบี้ยวทำให้เกิดความเค้นเฉือนแบบพิเศษ ในขณะที่โมเมนต์การดัดงอทำให้เกิดความเค้นดึงและแรงอัดร่วมกัน (โดยปกติเมื่อมีแรงเฉือน) ทั้งหมดนี้ ประเภทต่างๆสามารถสร้างความเครียดในตัวอย่างได้โดยใช้ อุปกรณ์มาตรฐานซึ่งช่วยให้กำหนดความเค้นสูงสุดที่อนุญาตและทำลายล้างได้

การทดสอบแรงดึง

นี่เป็นการทดสอบทางกลประเภทหนึ่งที่พบบ่อยที่สุด ตัวอย่างที่เตรียมอย่างระมัดระวังจะถูกวางไว้ในด้ามจับของเครื่องจักรอันทรงพลังที่ใช้แรงดึงกับตัวอย่าง บันทึกการยืดตัวที่สอดคล้องกับแต่ละค่าของความเค้นแรงดึง จากข้อมูลเหล่านี้ สามารถสร้างแผนภาพความเค้น-ความเครียดได้ ที่ความเค้นต่ำ การเพิ่มขึ้นของความเครียดจะทำให้ความเครียดเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย ซึ่งสอดคล้องกับพฤติกรรมการยืดหยุ่นของโลหะ ความชันของเส้นความเค้น-ความเครียดทำหน้าที่เป็นตัววัดโมดูลัสยืดหยุ่นจนกว่าจะถึงขีดจำกัดความยืดหยุ่น เหนือขีดจำกัดความยืดหยุ่น การไหลของพลาสติกของโลหะเริ่มต้น การยืดตัวจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนกว่าวัสดุจะล้มเหลว ความต้านแรงดึงคือความเค้นสูงสุดที่โลหะสามารถทนต่อระหว่างการทดสอบ

การทดสอบแรงกระแทก

การทดสอบแบบไดนามิกที่สำคัญที่สุดประเภทหนึ่งคือการทดสอบแรงกระแทก ซึ่งดำเนินการกับเครื่องทดสอบแรงกระแทกลูกตุ้มที่มีหรือไม่มีรอยบาก ตามน้ำหนักของลูกตุ้ม ความสูงเริ่มต้นและความสูงในการยกหลังจากการทำลายตัวอย่าง จะคำนวณงานกระทบที่เกี่ยวข้อง (วิธีชาร์ปีและไอซอด)

การทดสอบความเหนื่อยล้า

การทดสอบดังกล่าวมีจุดมุ่งหมายเพื่อศึกษาพฤติกรรมของโลหะภายใต้การรับน้ำหนักแบบวนรอบและกำหนดขีดจำกัดความล้าของวัสดุ กล่าวคือ ความเครียดที่ต่ำกว่าซึ่งวัสดุจะไม่ล้มเหลวหลังจากรอบการโหลดที่กำหนด เครื่องทดสอบแรงดัดงอที่ใช้บ่อยที่สุด ในกรณีนี้ เส้นใยด้านนอกของตัวอย่างทรงกระบอกอยู่ภายใต้การกระทำของความเค้นที่เปลี่ยนแปลงตามวัฏจักร บางครั้งแรงดึง บางครั้งแรงอัด

การทดสอบการวาดภาพลึก

ตัวอย่าง แผ่นโลหะถูกหนีบไว้ระหว่างวงแหวนสองวงและกดหมัดเข้าที่ ความลึกของการเยื้องและเวลาที่เกิดความล้มเหลวเป็นตัวบ่งชี้ถึงความเป็นพลาสติกของวัสดุ

การทดสอบการคืบ

ในการทดสอบดังกล่าว ผลรวมของการใช้โหลดเป็นเวลานานและ อุณหภูมิที่สูงขึ้นว่าด้วยพฤติกรรมพลาสติกของวัสดุที่ความเค้นไม่เกินกำลังครากที่กำหนดในการทดสอบระยะเวลาสั้น ผลลัพธ์ที่เชื่อถือได้สามารถรับได้เฉพาะกับอุปกรณ์ที่ควบคุมอุณหภูมิของตัวอย่างอย่างแม่นยำและวัดการเปลี่ยนแปลงมิติที่เล็กมากได้อย่างแม่นยำเท่านั้น ระยะเวลาของการทดสอบการคืบมักจะหลายพันชั่วโมง

การกำหนดความแข็ง

ความแข็งมักวัดโดยวิธี Rockwell และ Brinell ซึ่งการวัดความแข็งคือความลึกของการเยื้องของ "หัวกด" (ปลาย) ของรูปร่างบางอย่างภายใต้การกระทำของน้ำหนักที่ทราบ บน Shor scleroscope ความแข็งถูกกำหนดโดยการตอบสนองของกองหน้าหัวเพชรที่ตกลงมาจากความสูงที่แน่นอนบนพื้นผิวของตัวอย่าง ความแข็งมาก ตัวบ่งชี้ที่ดีสถานะทางกายภาพของโลหะ ด้วยความแข็งของโลหะที่กำหนด เราสามารถตัดสินโครงสร้างภายในได้อย่างมั่นใจ แผนกต่างๆ มักจะทำการทดสอบความแข็ง การควบคุมทางเทคนิคในการผลิต ในกรณีที่การดำเนินการอย่างใดอย่างหนึ่งคือการอบชุบ มักจะมีการควบคุมความแข็งของผลิตภัณฑ์ทั้งหมดออกจากสายการผลิตอัตโนมัติ การควบคุมคุณภาพดังกล่าวไม่สามารถทำได้ด้วยวิธีการทดสอบทางกลอื่นๆ ที่อธิบายไว้ข้างต้น

ทำลายการทดสอบ

ในการทดสอบดังกล่าว ตัวอย่างที่คอจะหักด้วยการกระแทกที่แหลมคม จากนั้นจึงตรวจดูการแตกหักด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อเผยให้เห็นรูขุมขน การรวมตัว เส้นผม ฝูงสัตว์ และการแยกจากกัน การทดสอบดังกล่าวทำให้สามารถประมาณขนาดเกรน ความหนาของชั้นชุบแข็ง ความลึกของคาร์บูไรเซชันหรือการแยกคาร์บอน และองค์ประกอบอื่นๆ ของโครงสร้างรวมในเหล็กได้

วิธีการทางแสงและทางกายภาพ

การตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์

กล้องจุลทรรศน์แบบโพลาไรซ์และโลหะวิทยา (ในระดับที่น้อยกว่า) มักจะให้ข้อบ่งชี้ที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับคุณภาพของวัสดุและความเหมาะสมสำหรับการใช้งานที่เป็นปัญหา ในกรณีนี้ เป็นไปได้ที่จะกำหนดลักษณะโครงสร้าง โดยเฉพาะขนาดและรูปร่างของเมล็ดพืช ความสัมพันธ์ของเฟส การมีอยู่และการกระจายของวัสดุแปลกปลอมที่กระจัดกระจาย

การควบคุมด้วยรังสี

เอ็กซ์เรย์แบบแข็งหรือรังสีแกมมาพุ่งตรงไปที่ส่วนที่ทดสอบด้านหนึ่งและบันทึกบนฟิล์มถ่ายภาพที่อยู่อีกด้านหนึ่ง เอ็กซ์เรย์เงาหรือแกมมาแกรมเงาที่ได้จะเผยให้เห็นจุดบกพร่องต่างๆ เช่น รูขุมขน การแยกตัว และรอยแตก โดยการฉายรังสีในสองทิศทางที่แตกต่างกัน สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนของข้อบกพร่องได้ วิธีนี้มักใช้เพื่อควบคุมคุณภาพของรอยเชื่อม

การควบคุมผงแม่เหล็ก

วิธีการควบคุมนี้เหมาะสำหรับโลหะที่เป็นเฟอร์โรแมกเนติก - เหล็ก นิกเกิล โคบอลต์ - และโลหะผสมเท่านั้น ส่วนใหญ่มักใช้สำหรับเหล็กกล้า: สามารถตรวจจับพื้นผิวบางประเภทและข้อบกพร่องภายในได้โดยการใช้ผงแม่เหล็กกับตัวอย่างที่ผ่านการแม่เหล็กล่วงหน้า

การควบคุมอัลตราโซนิก

หากชีพจรอัลตราซาวนด์สั้น ๆ ถูกส่งไปยังโลหะก็จะถูกสะท้อนบางส่วนจากข้อบกพร่องภายใน - รอยแตกหรือการรวม สัญญาณอัลตราโซนิกที่สะท้อนออกมาจะถูกบันทึกโดยทรานสดิวเซอร์รับสัญญาณ ขยายและแสดงบนหน้าจอของออสซิลโลสโคปอิเล็กทรอนิกส์ จากเวลาที่วัดได้ของการมาถึงพื้นผิว เราสามารถคำนวณความลึกของข้อบกพร่องที่สัญญาณถูกสะท้อน หากทราบความเร็วของเสียงในโลหะที่กำหนด การควบคุมดำเนินไปอย่างรวดเร็วและมักไม่ต้องการให้ส่วนใดส่วนหนึ่งออกจากบริการ

วิธีการพิเศษ

มีวิธีการควบคุมเฉพาะทางหลายวิธีที่มีการบังคับใช้อย่างจำกัด ซึ่งรวมถึงตัวอย่างเช่นวิธีการฟังด้วยหูฟังโดยพิจารณาจากการเปลี่ยนแปลงลักษณะการสั่นสะเทือนของวัสดุเมื่อมีข้อบกพร่องภายใน บางครั้งทำการทดสอบความหนืดตามวัฏจักรเพื่อกำหนดความสามารถในการหน่วงของวัสดุ กล่าวคือ ความสามารถในการดูดซับแรงสั่นสะเทือน ประมาณโดยงานที่แปลงเป็นความร้อนต่อหน่วยปริมาตรของวัสดุสำหรับการย้อนกลับความเค้นที่สมบูรณ์หนึ่งรอบ เป็นสิ่งสำคัญสำหรับวิศวกรที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบโครงสร้างและเครื่องจักรที่มีการสั่นสะเทือนเพื่อทราบความสามารถในการหน่วงของวัสดุก่อสร้าง