ГОСТ 23.218-84

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Постановлением Государственного комитета СССР
по стандартам от 27 апреля 1984 г. № 1499 дата введения установлена

01.01.86

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

1.1. 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 l_р (черт. 1).

Черт. 1

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

2.3. Измеряют диаметр рабочей
части образца d₀ с
погрешностью не более 0,1 мм по ГОСТ 1497-84. По результатам измерений определяют
начальную площадь поперечного сечения образца в рабочей части A₀, м², и заносят в протокол
испытаний (приложение 4).

2.4. Установленную по ГОСТ
1497-84
начальную расчетную длину l₀
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.

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.

ОС — прямолинейный участок диаграммы растяжения; ВK
— линия условной разгрузки образца в начале образования шейки; SM — линия условной разгрузки образца в момент
разрушения; А₁ — площадь участка диаграммы, соответствующего
деформации образца от начала нагружения до начала образования шейки (1 этап
нагружения), мм²; А₂ — площадь участка диаграммы,
соответствующего деформации образца от начала образования шейки до разрушения
(2 этап нагружения), мм²; F — максимальное усилие на образце, Н; BL — отрезок, соответствующий максимальному усилию на
образце, мм; Dl — приращение
начальной расчетной длины образца — суммарная деформация образца,
соответствующая точке S диаграммы,
м; ОМ — отрезок, соответствующий суммарной деформации образца, мм

Черт. 2

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 В и S диаграммы проводят линии
условной разгрузки образца BK||СО
и SM||СО
(см. черт. 2). Принимают в качестве 1 этапа нагружения
участок диаграммы ОСВ, площадь A_l = A_OCBK; 2 этапа нагружения — участок диаграммы BS, площадь А₂
= A_KBSM.

4.2. Определяют площади
участков диаграммы А₁, А₂, мм²,
с погрешностью не более 10 мм² (см. черт. 2).

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

Dl = l_к — l₀.

4.4. Вычисляют масштаб оси
усилий m_F, Н × мм^-1,
и масштаб оси деформаций m_Dl, м × мм^-1,
по формулам:

где F_max — максимальное усилие на образце, Н;

BL — ордината точки В
диаграммы, мм;

где Dl — приращение начальной расчетной длины
образца, м;

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

4.5. Вычисляют энергии
пластической деформации Е₁, E₂, Дж,
поглощенные материалом на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:

E₁ = A₁
× m_F × m_Dl,

E₂ = A₂
× m_F × m_Dl.

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

где D₀, D_1i — длина ориентированной вдоль линии действия растягивающей нагрузки
диагонали отпечатка до и после испытания, м;

i — номер отпечатка.

4.7. По результатам определения
d_i 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.

4.8. Определяют (черт. 3): максимальную относительную деформацию
образца на 1 этапе нагружения d_1max; предельную относительную
деформацию образца на 2 этапе нагружения — ресурс пластичности металла d_max, длину образца, участвующую
в деформации на 1 этапе нагружения l₁, м, и длину образца,
участвующую в деформации на 2 этапе нагружения l₂, м.

Примечание. Для большинства металлов l₁ ограничено l₀.

4.9. По графику распределения
деформаций (см. черт. 3) вычисляют l₁ и l₂,
м, и по диаграмме растяжения (см. черт. 2)
вычисляют Dl₁ и Dl₂, м.

Черт. 3

4.10. Вычисляют среднюю
относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения d₁ и среднюю
относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения d₂ по
формулам:

где Dl₁ = OK × m_Dl, м.

где Dl₂ = KM × m_Dl, м.

4.11. Вычисляют объемы образца V₁ и V₂, м³,
участвующие в деформации на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:

V₁ = l₁
× A₀,

V₂ = l₂
× A₀,

где A₀ — начальная площадь поперечного сечения, определенная в соответствии с
п. 2.3,
м².

4.12. Энергоемкость Е_п.д,
Дж × м^-3,
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 2

Рекомендуемое

ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛИ ПРИ АБРАЗИВНОМ
ИЗНАШИВАНИИ ПО ЗНАЧЕНИЯМ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

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^-1 и давлениях до 10 МПа проводят по
номограмме (чертеж).

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Рекомендуемое

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ
ОТПЕЧАТКОВ НА ОБРАЗЦАХ

Устройство для нанесения отпечатков на образец приведено на чертеже.

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.

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Рекомендуемое

ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

ПРОТОКОЛ
определения энергоемкости при пластической деформации

по ГОСТ _________________

Дата _______________                                                       Исполнитель
________________

Характеристика материалов

Результаты замеров
при испытании

 

Исходные данные для
вычисления

Результаты испытаний

СОДЕРЖАНИЕ