Механічні властивості та методи випробування металів. Методи випробування металів Механічні властивості металів Методи випробування механічних властивостей

Розрахунки та випробування на міцність у машинобудуванні МЕТОДИ МЕХАНІЧНИХ ВИПРОБУВАНЬ МЕТАЛІВ

Методи випробувань на втому

Strength analysis and testing in machine ГОСТ 23026-78

Будівництво. Methods of metals mechanical та ГОСТ 2860-65

testing. Methods of fatigue testing у частині 6Л та 6.2

МКС 77.040.10 ОКП 00 2500

Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 30 листопада 1979 р. № 4146 дату запровадження встановлено

Обмеження терміну дії знято за протоколом № 2-92 Міждержавної ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІВД 2-93)

Цей стандарт встановлює методи випробувань зразків металів та сплавів на втому:

при розтягуванні - стисканні, згинанні та крученні;

при симетричних та асиметричних циклах напруг або деформацій, що змінюються за простим періодичним законом із постійними параметрами;

за наявності та відсутності концентрації напруг;

при нормальній, підвищеній та зниженій температурах;

за наявності чи відсутності агресивного середовища;

у багато- та малоцикловій пружній та пружнопластичній області.

Терміни, визначення та позначення, що застосовуються у стандарті, - за ГОСТ 23207-78.

Стандарт не встановлює спеціальних методів випробувань зразків, які використовуються при відпрацюванні міцності високонапружених конструкцій.

Розділи 2-4 стандарту та програми можуть бути використані для випробувань на втому елементів машин та конструкцій.

1. МЕТОДИ ВІДБОРУ ЗРАЗКІВ

1.1. Випробування металів на втому проводять на гладких зразках круглого перерізу типів I (чорт. 1, табл. 1) та II (чорт. 2, табл. 2), а також прямокутного перерізу типів III (чорт. 3, табл. 3) та IV (чорт. 4, табл. 4).

Видання офіційне

Передрук заборонено

★

Видання із Зміною № 1, затвердженим у грудні 1985 р. (ІУС 3-86).

Робоча частина зразка типу I

Таблиця 1 мм

Робоча частина зразка типу II

G-2

Таблиця 2 мм

Робоча частина зразка типу IV

Таблиця 4 мм

1.2. Чутливість металу до концентрації напруги та впливу абсолютних розмірів визначають на зразках типів:

V - з V-подібною кільцевою виточкою (чорт. 5, табл. 5-8);

Робоча частина зразка типу У

Таблиця 5


						При згинанні

Таблиця 6


						При розтягуванні-стисканні

Таблиця 7


						При крученні

Таблиця 8


						При розтягуванні-стисканні		кручення

VI - із симетричними бічними надрізами V-подібного профілю (чорт. 6, табл. 9);

Робоча частина зразка типу VI

Таблиця 9

VIII - з кільцевою виточкою кругового профілю (чорт. 8, табл. 11); Робоча частина зразка типу VIII


				При рості-
						кручення

IX - з двома симетрично розташованими отворами (чорт. 9, табл. 12);

Робоча частина зразка типу IX

X - із симетричними бічними надрізами V-подібного профілю (чорт. 10, табл. 13).

Робоча частина зразка типу X

Розміри зразків вибирають таким чином, щоб параметр подібності втомного руйнування

(L - периметр робочого перерізу зразка або його частина, що прилягає до зони підвищеної напруженості; G - відносний градієнт першої головної напруги).

При згинанні з обертанням, кручення та розтягування - стисканні зразків типів I, II, V, VIII

L ж" d,

при згинанні в одній площині зразків типів III, IV, VI, а також при розтягуванні - стиску зразків типу VI L = 2Ь;

при розтягуванні - стиску зразків типів III, IV, VII, IX, X L = 2h.

1.3. Для випробування на малоциклову втому застосовують зразки типів II та IV, якщо відсутня небезпека поздовжнього вигину.

Дозволяється застосовувати зразки типів I та III.

1.4. Робоча частина зразків повинна бути виготовлена за точністю не нижче 7-го квалітету ГОСТ 25347-82.

1.5. Параметр шорсткості поверхні робочої частини зразків Ra повинен бути 0,32-0,16 мкм за ГОСТ 2789-73.

Поверхня не повинна мати слідів корозії, окалини, ливарних кірок і кольорів втечі. п., якщо це передбачено завданнями дослідження.

1.6. Відстань між захватами випробувальної машини вибирають так, щоб виключити поздовжній згин зразка та вплив зусиль у захватах на напруженість у його робочій частині.

1.7. Вирізка заготовок, маркування та виготовлення зразків не повинні істотно впливати на втомні властивості вихідного матеріалу. Нагрів зразка при виготовленні не повинен викликати структурних змін та фізико-хімічних перетворень у металі; припуски на обробку, параметри режиму та послідовність обробки повинні зводити до мінімуму наклеп та виключати місцевий перегрів зразків при шліфуванні, а також тріщини та інші дефекти. Зняття останньої стружки з робочої частини та головок зразків проводять з однієї установки зразка; задирки на бічних гранях зразків і кромках надрізів повинні бути видалені. Заготівлі вирізують у місцях з певною орієнтацією по відношенню до макроструктури та напруженого стану виробів.

1.8. У межах наміченої серії випробувань технологія виготовлення зразків із однотипних металів має бути однаковою.

1.9. Вимір розмірів робочої частини виготовлених зразків до випробувань не повинен викликати пошкодження її поверхні.

1.10. Робочу частину зразка вимірюють з похибкою трохи більше 0,01 мм.

2.1. Машини для випробувань на втому повинні забезпечувати навантаження зразків за однією або декількома схемами, наведеними на рис. 11-16. Машини для випробувань на втому, що забезпечують проведення статистичних випробувань на розрив, повинні відповідати вимогам ГОСТ 1497-84.

2. АПАРАТУРА

Чистий вигин при обертанні зразків типів I, II, V, VIII

Поперечний вигин при обертанні зразків типів I, II, V, VHI при консольному навантаженні

Чистий вигин однієї площини зразків типів I-VIII

Робочий переріз зразка

Поперечний вигин в одній Повторно-змінне розтягування

площини зразків типів I-VIII стиснення зразків типів I-X

при консольному навантаженні

Робочий переріз

| Зразок |

Чорт. 14 Чорт. 15

Повторно-змінне кручення зразків типів I, II, У, VIII

2.2. Сумарна похибка навантаження в процесі випробування зразків залежить від типу машин і частоти навантаження і не повинна перевищувати в інтервалі 0,2-1,0 кожного діапазону навантаження у відсотках вимірюваної величини:

± 2 % - при /< 0,5 Гц;

± 3% - за 0,5

± 5 % - при 50 Гц.

При випробуванні на гідропульсаційних і резонансних машинах без тензометричного силовимірювання в інтервалі 0-0,2 кожного діапазону навантаження похибка вимірювання навантаження не повинна перевищувати ± 5 % напруг, що задаються.

2.3. Похибка вимірювань, підтримання та запису деформацій при малоциклових випробуваннях не повинна перевищувати ± 3 % вимірюваної величини в інтервалі 0,2-1,0 кожного діапазону навантаження.

2.4. Абсолютна похибка вимірювання, підтримки та реєстрації навантажень та деформацій в інтервалі 0-0,2 кожного діапазону не повинна перевищувати абсолютних похибок на початку цього діапазону навантаження.

2.5. Навантаження (при м'якому навантаженні) або деформації (при жорсткому навантаженні) повинні відповідати 0,2-0,8 діапазону вимірювань, що застосовується.

2.6. При випробуванні на малоциклове розтягування або стискування та розтягування - стиснення додаткові деформації згину зразка від неспіввісності навантаження не повинні перевищувати 5 % деформацій розтягування або стиснення.

2.7. При випробуваннях на малоциклову втому має бути забезпечений безперервний вимір, а також безперервна або періодична реєстрація процесу деформування робочої частини зразка.

2.8. Допускається калібрування випробувального обладнання при статичних режимах (у тому числі і на неспіввісність навантаження) з оцінкою динамічної складової похибки розрахунковим чи непрямим способом.

3. ПРОВЕДЕННЯ ВИПРОБУВАНЬ

3.1. При випробуванні зразків допускається м'яке та жорстке навантаження.

3.2. В межах наміченої серії випробувань усі зразки навантажують одним способом та випробовують на однотипних машинах.

3.3. Випробування зразків проводять безперервно до утворення тріщини заданого розміру, повного руйнування або базового числа циклів.

Допускаються перерви у випробуваннях з урахуванням умов їх проведення та обов'язковою оцінкою впливу перерв на результати випробувань.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

3.4. У процесі випробування зразків контролюють стабільність навантажень (деформацій), що задаються.

3.5. Випробування серії однакових зразків при асиметричних циклах проводять:

або за однакових всім зразків середніх напругах (деформаціях) циклу;

або за однакового всім зразків коефіцієнті асиметрії циклу.

3.6. Для побудови кривої розподілу довговічності та оцінки середнього значення та середньоквадратичного відхилення логарифму довговічності на заданому рівні напруги відчувають серію об'ємом не менше 10 однакових зразків до повного руйнування або утворення макротріщин.

3.7. Випробування на багатоциклову втому

3.7.1. Основними критеріями руйнування щодо меж витривалості і побудові кривих втоми є повне руйнація чи поява макротріщин заданого розміру.

3.7.2. Для побудови кривої втоми та визначення межі витривалості, що відповідає ймовірності руйнування 50%, зазнають не менше 15 однакових зразків.

В інтервалі напруги 0,95-1,05 від межі витривалості, що відповідає ймовірності руйнування 50 %, повинні бути випробувані не менше трьох зразків, при цьому не менше половини з них не повинні руйнуватися до бази випробувань.

3.7.3. База випробувань для визначення меж витривалості приймається:

10 10 6 циклів - для металів та сплавів, що мають практично горизонтальну ділянку на кривій втомі;

100 10 6 циклів - для легких сплавів та інших металів та сплавів, ординати кривих втоми яких по всій довжині безперервно зменшуються із зростанням числа циклів.

Для порівняльних випробувань база визначення меж витривалості відповідно приймається 3 10^ і 10 10^ циклів.

3.7.4. Для побудови сімейства кривих втоми за параметром ймовірності руйнування, побудови кривої розподілу межі витривалості, оцінки середнього значення та середньоквадратичного відхилення межі витривалості відчувають серії обсягом не менше 10 однакових зразків, на кожному з 4-6 рівнів напруги.

3.7.5. Від 10 до 300 Гц частота циклів не регламентується, якщо випробування проводять у звичайних атмосферних умовах (за ГОСТ 15150-69) та якщо температура робочої частини зразка при випробуваннях не вище 50 °С.

Для зразків з легкоплавких та інших сплавів, що виявляють зміни механічних властивостей до температури 50 °С, температуру випробування, що допускається, встановлюють особливо.

3.8. Випробування на малоциклову втому (при довговічності до 5 1(І циклів*)

3.8.1. Основним видом навантаження при випробуваннях є розтяг - стиск.

3.8.2. Верхній рівень частот випробувань обмежується значеннями, що виключають саморозігрів зразка понад 50 °С для легких сплавів і понад 100 °С для сталей.

У всіх випадках частоту циклів вказують при поданні результатів випробувань.

Для реєстрації діаграм деформування допускається в процесі випробувань перехід на нижчі частоти, що відповідають необхідної роздільної здатності та точності приладів вимірювання та реєстрації циклічних напруг та деформацій.

3.8.3 При випробуванні на розтяг - стиснення зразків типів II і IV вимірювання деформацій слід проводити в поздовжньому напрямку.

При випробуванні зразків типів І та ІІІ допускається вимірювати деформації в поперечному напрямку.

Примітка. Для наближеного перерахунку поперечної деформації в поздовжню використовують формулу

Е прод - ^ (е у) попер ^ (Е р) попер'

де (Еу) попер - пружна складова поперечної деформації;

(Ер) попер - пластична складова поперечної деформації.

3.9. Випробування при підвищеній та зниженій температурах

3.9.1. Випробування при підвищеній і зниженій температурах проводять при тих же видах деформації і зразках, що і при нормальній температурі.

* Число циклів 5 ■ 10 4 є умовною межею мало- та багатоциклової втоми. Це значення для пластичних сталей та сплавів характеризує середню кількість циклів для зони переходу від пружнопластичного до пружного циклічного деформування. Для високопластичних сплавів перехідна зона зміщується у бік більших довговічностей, для крихких – у бік менших.

3.9.3. Температуру випробування зразків контролюють за даними динамічного тарування температурного перепаду між зразком і пічним простором. Температурне тарування проводять з урахуванням впливу тривалості випробування. При таруванні термопари закріплюють на зразку.

3.9.4. Термопари довіряють як до випробування, так і після нього за ГОСТ 8.338-2002. При випробуванні на базах більше 10 7 циклів виробляють, крім того, проміжні перевірки термопар.

3.9.5. Нерівномірність розподілу температури по довжині робочої частини при випробуванні гладких зразків типів II та IV не повинна перевищувати 1 % на 10 мм заданої температури випробування. При випробуванні гладких зразків типів I, III та зразків із концентраторами напруг нерівномірність розподілу температури регламентується на відстані ± 5 мм від мінімального перерізу зразка. Відхилення від заданої температури не повинно перевищувати 2%.

3.9.6. У процесі випробування відхилення температури, що допускаються, на робочій частині зразка в °С не повинні виходити за межі:

до 600 включ..........±6;

св. 601 до 900 »............±8;

» 901 » 1200 »............±12.

3.9.7. Навантаження зразків проводять після теплового режиму системи «зразок-піч» при досягненні заданої температури зразка.

3.9.8. Базу випробувань приймають відповідно до п. 3.7.3 цього стандарту.

3.9.9. Для сумісності результатів випробування даної серії зразків проводять при однаковій частоті та базі, якщо метою випробувань не є дослідження впливу частоти навантаження. У протоколах випробування вказують як кількість пройдених циклів, а й повний час випробування кожного зразка.

3.10. Випробування в умовах агресивного середовища

3.10.1. Випробування в умовах агресивного середовища проводять за тих же видів деформації і на тих же зразках, що і за відсутності агресивного середовища. Допускається одночасне випробування групи зразків із реєстрацією моменту руйнування кожного.

3.10.2. Зразок повинен безперервно перебувати в газовому або рідинному агресивному середовищі.

3.10.3. При випробуваннях в агресивному середовищі має бути забезпечена стабільність параметрів агресивного середовища та його взаємодії з поверхнею зразка. Вимоги до періодичності контролю складу агресивного середовища визначаються складом середовища проживання і завданнями дослідження.

3.10.4. Для сумісності результатів випробування даної серії зразків проводять при однаковій частоті та базі, якщо метою випробувань не є дослідження впливу частоти навантаження.

3.9-3.9.9,3.10-3.10.4. (Введені додатково, Зм. № 1).

4. ОБРОБКА РЕЗУЛЬТАТІВ

4.1. За результатами випробувань на втому проводять:

побудова кривої втоми та визначення межі витривалості, що відповідають ймовірності руйнування 50%;

побудова діаграм граничних напруг та граничних амплітуд;

побудова кривої втоми в малоцикловій ділянці;

побудова діаграм пружнопластичного деформування та визначення їх параметрів;

побудова кривих втоми за параметром ймовірності руйнування;

визначення межі витривалості для заданого рівня ймовірності руйнування;

визначення середнього значення та середньоквадратичного відхилення логарифму довговічності на заданому рівні напруг або деформацій;

визначення середнього значення та середньоквадратичного відхилення межі витривалості.

Зазначені характеристики опору втоми металів визначають для різних стадій розвитку макротріщин та (або) повного руйнування.

4.2. Обробка результатів випробувань на багатоциклову втому

4.2.1. Вихідні дані та результати кожного випробування зразка фіксують у протоколі випробування (додатки 1 та 2), а результати випробування серії однакових зразків - у зведеному протоколі випробування (додатки 3 та 4).

4.2.2. Криві втоми будують у напівлогарифмічних координатах (o max ; lgN або про а; lg/V) або подвійних логарифмічних координатах (lg o max ; lg/V або lg про а; lg/V).

4.2.3. Криві втоми при асиметричних циклах будують для серії однакових зразків, випробуваних при однакових середніх напругах або однакових коефіцієнтах асиметрії.

4.2.4. Криві втоми за результатами випробувань обмеженого обсягу зразків (п. 3.7.2) будують методом графічного інтерполювання експериментальних результатів або способом найменших квадратів.

4.2.5. Для побудови кривих розподілу довговічності та меж витривалості, оцінки середніх значень та середньоквадратичних відхилень, а також побудови сімейства кривих втоми за параметром ймовірності руйнування результати випробувань піддають статистичній обробці (додатки 5-7).

4.2.6. Діаграми граничних напруг і граничних амплітуд будують за допомогою сімейства кривих втоми, отриманих за результатами випробування не менше трьох-чотирьох серій однакових зразків при різних для кожної серії середніх напруг або коефіцієнтах асиметрії циклу напруг.

4.3. Обробка результатів випробувань на малоциклову втому

4.3.1. Обробку результатів проводять, як зазначено у п. 4.2.4.

4.3.2. Вихідні дані та результати випробувань кожного зразка фіксують у протоколі випробування, а результати випробування серії однакових зразків - у зведеному протоколі випробування (додатки 8 та 9).

4.3.3. За результатами випробувань зразків при жорсткому навантаженні будують криві втоми у подвійних логарифмічних координатах (чорт. 17):

амплітуда повної деформації Е а - число циклів до утворення тріщини N T або до руйнування N;

амплітуда пластичної деформації г ра - число циклів, що відповідає половині числа циклів до утворення тріщини N T або до руйнування N.

Примітки:

1. Амплітуду пластичної деформації Е ра визначають як половину ширини петлі пружнопластичного гістерезису г р або як різницю між амплітудою повної деформації, що задається, і амплітудою пружної деформації, що визначається за виміряним навантаженням, що відповідає їй напрузі і модулю пружності.

2. Амплітуду пластичної деформації Е ра при числі циклів, що відповідає половині числа циклів, до утворення тріщини або до руйнування визначають інтерполяцією значень амплітуд при попередньо вибраних числах циклів, близьких до очікуваних.

Криві втоми при жорсткому навантаженні

Ч Рт - 17 Чорт. 18

4.3.4. За результатами випробувань при м'якому навантаженні будують:

криву втоми в напівлогарифмічних або подвійних логарифмічних координатах: амплітуда напруги про а - число циклів до утворення тріщини N T або до руйнування N (чорт. 18);

залежність амплітуди пластичних деформацій (половина ширини петлі гістерезису) гра від числа напівциклів навантаження До параметру амплітуди напруги при обраному коефіцієнті асиметрії циклу напруг (чорт. 19).

Залежність амплітуди пластичних деформацій від напівциклів навантаження

а - для циклічно розміцнюваного матеріалу; б для циклічно стабілізованого матеріалу; в - для циклічно зміцнюваного матеріалу

ПРОТОКОЛ

випробування зразка (додаток до зведеного протоколу №__)

Призначення випробування_

Машина: тип_, №_

Напруги циклу:

максимальне_, середнє_, амплітудне_

Навантаження (кількість поділів за шкалою навантажень):

максимальна_, середня_, амплітудна_

Показання приладів, що реєструють аксіальність навантаження або биття зразка:

на початку випробування_

наприкінці випробування_

Число пройдених циклів_

Частота навантаження_

Критерій руйнування_

Випробування проводив _

Начальник лабораторії _

випробування зразка (додаток до зведеного протоколу №_)

Призначення випробування_

Зразок: шифр_, поперечні розміри_

Машина: тип_, №_

Деформація циклу:

максимальна_, середня_, амплітудна_

Число поділів за індикатором деформації: максимальне_

середня_, амплітудна_

Показання приладів, що реєструють аксіальність навантаження:_

прилад №1_, прилад №2_, прилад №3

Покази лічильника (дата та час):

на початку випробування_

наприкінці випробування_

Число пройдених циклів_

Частота навантаження_

Критерій руйнування_

Випробування проводив

Начальник лабораторії

Мета випробувань___

Матеріал:

марка та стан_

напрямок волокна_

Умови випробувань:

вид навантаження_

база випробувань__

частота навантаження_

Критерій руйнування_

Тип зразків та номінальні розміри їх поперечного перерізу

Стан поверхні_

Випробувальна машина:

Дата випробувань:

початок випробувань першого зразка_, кінець випробувань

останнього зразка_

Начальник лабораторії

Мета випробувань___

Матеріал:

марка та стан_

напрямок волокна_

тип заготівлі (при складній формі додається план вирізки зразків)

Умови випробувань:

вид деформацій_

база випробувань___

частота навантаження_

Критерії руйнування_

тип зразків та номінальні розміри поперечного перерізу_

стан поверхні_

Випробувальна машина:

Дата випробувань:

початок випробувань першого зразка_, кінець випробувань останнього зразка

Відповідальний за випробування цієї серії зразків

Начальник лабораторії

ПОБУДУВАННЯ КРИВОЇ РОЗПОДІЛУ ДОВГОВІЧНОСТІ І ОЦІНКА СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ ТА СЕРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ВІДКЛОНЕННЯ ЛОГАРИФМА ДОВГОВІЧНОСТІ

Результати випробувань серії з зразків при постійному рівні напруги розташовують у варіаційний ряд у порядку зростання довговічності

N l

Подібні ряди для зразків з алюмінієвого сплаву марки В95, випробуваних при консольному згині з обертанням до повного руйнування при шести рівнях напруги як приклад, наведені в таблиці. 1.

Криві розподілу довговічності (P-N) будують на ймовірнісному папері, що відповідає логарифмічно нормальному або іншому закону розподілу. По осі абсцис відкладають значення довговічності зразків N, а по осі ординат - значення ймовірності руйнування зразків (накопичені частоти), що обчислюються за формулою

р i - 0,5 п ’

де i - номер зразка у варіаційному ряду; п – число випробуваних зразків.

Якщо на рівні напруги зруйнувалися не всі зразки серії, то будують тільки нижню частину кривої розподілу до базової довговічності.

На кресленні на логарифмічно нормальному ймовірнісному папері наведено сімейство кривих розподілу P-N, побудоване за даними табл. 1.

Таблиця 1

Варіаційні ряди числа циклів до руйнування зразків зі сплаву марки Б95


	при о тах, кгс/мм 2 (МПа)

* Зразки не зруйнувалися.

Криві розподілу довговічності зразків із сплаву марки В95

10*2 3 8 6810 s 2 38 6810 е 2 38 6810 9 2 3 8 6810 е N

1 - а тах = 33 кгс/мм2 (330 МПа); 2-а тах = 28,5 кгс/мм 2 (285 МПа); 3-а тах = 25,4 кгс/мм 2 (254 МПа); 4 а тах = 22,8 кгс/мм 2 (228 МПа); 5-а тах = 21 кгс/мм 2 (210 МПа); 6-а тах = 19 кгс/мм 2 (190 МПа)

Оцінку середнього значення а і середньоквадратичного відхилення логарифму довговічності проводять для рівнів напруги, на яких руйнувалися всі зразки серії. Вибіркове середнє значення lg N та вибіркове середньоквадратичне відхилення логарифму довговічності зразків (S lg д,) обчислюють за формулами:

У табл. 2 як приклад наведено обчислення lg N і 5j g д, для зразків зі сплаву марки В95, випробуваних при напрузі про шах = 28,5 кгс/мм 2 (285 МПа) (див. табл. 1).

Таблиця 2

X (lg^) 2 = 526,70.

526,70 - ^ ■ 10524,75

Об'єм серії зразків n обчислюють за формулою

n>^-Z\_o-А 2 2

де у - Коефіцієнт варіації величини х = lg/V;

Д а і Д а - граничні відносні помилки для довірчої ймовірності Р - 1 а при оцінці середнього значення і середнього квадратичного відхилення величини х = lg/V відповідно; а – ймовірність помилки першого роду;

Z | _ і - квантиль нормованого нормального розподілу, відповідна ймовірність Р = 1- тг 2 2 (значення найчастіше використовуваних квантилів наведені в табл. 3).

Значення помилок вибирають у межах Д а = 0,02-0,10 і Д а = 0,1-0,5, ймовірність помилки першого роду приймають 0,05-0,1.

Таблиця 3

ПОБУДУВАННЯ СІМЕЙСТВА КРИВИХ Втоми ПО ПАРАМЕТРУ МОЖЛИВОСТІ РОЗРУШЕННЯ

Для побудови сімейства кривих втоми випробування доцільно проводити на чотирьох-шістьох рівнях напруги.

Мінімальний рівень слід вибирати так, щоб до базового числа циклів руйнувалися приблизно від 5% до 15% зразків, випробуваних на цьому рівні напруги. На наступному (у порядку зростання) рівні напруги має зруйнуватися 40%-60% зразків.

Максимальний рівень напруги вибирають з урахуванням вимоги про довжину лівої гілки кривої втоми (N > 5 ■ 10 4 циклів). Рівні, що залишилися, розподіляють рівномірно між максимальним і мінімальним рівнями напруг.

Результати випробувань кожного рівня напруги розташовують у варіаційні ряди, виходячи з яких будують сімейство кривих розподілу довговічності координатах Р-N (додаток 7).

Задають значення ймовірності руйнування і підставі кривих розподілу довговічності будують сімейство кривих втоми рівної ймовірності.

На кресленні представлені криві втоми зразків зі сплаву В95 марки для ймовірності руйнування Р = 0,5; 0,10; 0,01, побудовані на підставі графіків.

Мінімально необхідну кількість зразків для побудови сімейства кривих втоми визначають залежно від довірчої ймовірності P l = 1-а та граничної відносної помилки А р при оцінці межі витривалості для заданої ймовірності Р на підставі формули

■ Zj-a ■ ф(р) ,

де у - коефіцієнт варіації межі витривалості;

Z-квантиль нормованого нормального розподілу;

Ф (р) - функція, яка залежить від ймовірності, на яку визначається межа витривалості. Значення цієї функції, знайдені методом статистичного моделювання, наведено у таблиці.

Криві втоми зразків зі сплаву марки В95

ПОБУДУВАННЯ КРИВОЇ РОЗПОДІЛУ МЕЖІ ВИТЯГЛИВОСТІ І ОЦІНКА ЙОГО СЕРЕДНЬОГО ЗНАЧЕННЯ І СЕРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ВІДКЛОНЕННЯ

Для побудови кривої розподілу межі витривалості зразки випробовують на шести рівнях напруги.

Найвищий рівень напруги вибирають з таким розрахунком, щоб усі зразки при цій напрузі руйнувалися до базового числа циклів. Величину максимальної напруги приймають (1,3-1,5) від значення межі витривалості для Р-0,5. Інші п'ять рівнів розподіляються таким чином, щоб на середньому рівні руйнувалося близько 50%, на двох високих – 70%-80% і не менше 90% та на двох низьких – не більше 10% та 20%-30% відповідно.

Значення напруги відповідно до заданої ймовірності руйнування вибирають на підставі аналізу наявних даних для аналогічних матеріалів або за допомогою попередніх випробувань.

Після випробувань результати подають у вигляді варіаційних рядів, на підставі яких будують криві розподілу довговічності за методикою, викладеною в додатку 5.

З кривих розподілу довговічності будують сімейство кривих втоми для низки ймовірностей руйнації (додаток 8). Для цього доцільно використовувати ймовірності 0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90 та 0,99.

За цими кривими втоми визначають відповідні значення межі витривалості. Межа витривалості для ймовірності руйнування Р = 0,01 знаходять методом графічної екстраполяції відповідної кривої втоми до базового числа циклів.

Знайдені значення меж витривалості наносять на графік з координатами: ймовірність руйнування в масштабі, що відповідає нормальному розподілу, - межа витривалості кгс/мм 2 (МПа). Через побудовані точки проводять лінію, що є графічною оцінкою функції розподілу межі витривалості. Розбивають розмах варіювання межі витривалості на 8-12 інтервалів, визначають середні значення межі витривалості та її середньоквадратичне відхилення за формулами:

X АР г ст й. ;

S c R =/Х АР Г (°й.-°й) 2 >

де R - середнє значення межі витривалості;

S„ - середньоквадратичне відхилення межі витривалості;

Стд - значення межі витривалості у середині інтервалу;

I – число інтервалів;

A Pi - збільшення ймовірності всередині одного інтервалу.

Як приклад за результатами випробувань на консольний вигин з обертанням 100 зразків із алюмінієвого сплаву марки АВ, представлених у табл. 1, будують функцію розподілу меж витривалості для бази 5 ■ 10 7 циклів і визначають середнє значення та середньоквадратичне відхилення.

З варіаційних рядів (табл. 1) будують криві розподілу довговічності (чорт. 1).

Значення довговічності зразків із сплаву марки АВ

Таблиця 1



	при о тах, кгс/мм 2 (МПа)

* Зразки не зруйнувалися.

Виробляючи горизонтальні розрізи кривих розподілу довговічності (рис. 1) для рівнів ймовірності Р=0,01, 0,10, 0,30, 0,50, 0,70, 0,90, 0,99 (або 1,10, 30) , 50, 70, 90, 99 %), знаходять відповідні довговічності при заданих значеннях напруги, на підставі яких будують криві втоми за параметром ймовірності руйнування (рис. 2).

Криві розподілу довговічності зразків із сплаву марки АВ

1 - ящ, = 16,5 кгс/мм 2 (165 МПа); 2 - = 13,5 кгс/мм 2 (135 МПа);

3-а тах = 12,5 кгс/мм 2 (125 МПа); 4 а тах = 12,0 кгс/мм 2 (120 МПа); 5- ящщ = 11,5 кгс/мм 2 (115 МПа); 6- = 11,0 кгс/мм 2 (110 МПа)

Криві втоми для зразків зі сплаву марки АВ для різних ймовірностей руйнування

1 - Р = 1%; 2-Р = 10%; 3-Р = 30%; 4-Р = 50%; 5-Р = 70%; 6-Р = 90%; 7- Р = 99%

З графіків (рис. 2) знімають значення меж витривалості для бази 5 ■ 10 7 циклів. Значення меж витривалості наведено у табл. 2.

За результатами, наведеними у табл. 2, будують криву розподілу витривалості (чорт. 3).

Таблиця 2

Значення меж обмеженої витривалості зразків зі сплаву марки АВ (база 5 - 107 циклів)

Крива розподілу межі обмеженої витривалості зразків зі сплаву марки АВ (база 5 - 107 циклів)

Для визначення середнього значення межі витривалості та її середньоквадратичного відхилення розмах варіювання межі витривалості ділять на 10 інтервалів по 0,5 кгс/мм 2 (5 МПа). Обчислення зазначених характеристик відповідно до наведених формул представлено в табл. 3.

Необхідний обсяг втомних випробувань для побудови кривої розподілу межі витривалості визначають за формулою додатка 6.

Таблиця 3

Обчислення середнього значення та середньоквадратичного відхилення межі обмеженої витривалості зразків зі сплаву марки АВ

Межі інтервалу,	Середина інтервалу	Значення ймовірностей	(4_l) ,■ ■ О.!	[(ч_1> ,■ - 4_ll 2
	(а/, кгс/мм 2 (МПа)	на межах інтервалу

12,106 кгс/мм 2 (121,06 МПа); ^ Д P i [(ст_ 1) г - - о_ 1] 2 = 0,851;

S„ = ^Гp5Г = 0,922 кгс/мм 2 (9,22 МПа)

ПРОТОКОЛ №

випробування зразка (додаток до зведеного протоколу №

Призначення випробування_

Приклад: шифр

матеріал_

твердість _

Машина: тип

Напруги циклу:

максимальне_

Деформації циклу:

максимальна_

середня _

Покази лічильника (дата та час):

на початку випробування_

наприкінці випробування_

поперечні розміри

Термообробка_

Мікротвердість_

Масштаб реєстрації: деформації (мм/%) навантаження (мм/МН)_

мінімальне

амплітудне

мінімальна

амплітудна

Число пройдених циклів до утворення мікротріщини завдовжки

Число пройдених циклів до руйнування Частота навантаження_

Показники лічильника

на початку зміни

наприкінці зміни

Число циклів (час), пройдене зразком за зміну

Підпис та дата

що здав зміну

що прийняв зміну

Примітка

Випробування проводив_

Начальник лабораторії

ЗВІДНИЙ ПРОТОКОЛ №_

Мета випробувань___

Матеріал:

марка та стан_

напрямок волокна_

тип заготівлі (при складній формі додається план вирізки зразків)

Механічні характеристики_

Умови випробувань:

тип навантаження_

вид навантаження_

температура випробування_

частота навантаження_

тип зразка та номінальні розміри поперечного перерізу

стан поверхні_

Випробувальна машина:

Дата випробувань:

початок випробувань першого зразка_

кінець випробувань останнього зразка

Відповідальний за випробування цієї серії зразків

Начальник лабораторії

Для різних виробів застосовуються різні види та марки металів та сплавів. Вибір зазвичай ґрунтується на характеристиках матеріалів. При проектуванні будь-якої конструкції враховуються властивості та випробування металів, яким вони були схильні.

Випробувані над різного роду металами допомагають визначити механічні, термічні, хімічні властивості металів. Відповідно, залежно від властивостей металу, що виявляються, проводяться і певні види випробувань.

Про те, які властивості та випробування металів мають велике значення, і якими вони бувають ми й поговоримо далі.

Властивості металів.

Кожен вид металу має певний набір властивостей - механічних, технологічних та експлуатаційних, які характеризують його здатність до нагрівання та охолодження, зварювання, стійкість до великих навантажень та інше. Найважливіші з них такі:

ливарні – ці властивості металу важливі при відливі, для якісних виливків;
рідинна плинність;
усадка (тобто зміна обсягів і розмірів при охолодженні та затвердінні);
ліквація (хімічний склад може бути неоднорідним за обсягом);
зварюваність (важливо при проведенні зварювальних робіт, оцінюється ця властивість вже з готового зварного з'єднання);
обробка тиском - важливо, як метал реагує на зовнішні навантаження, чи не руйнується він під тиском;
обробка різанням - означає поведінку металу під впливом різних ріжучих інструментів;
ударна в'язкість;
зносостійкість - опір металу до поверхневих руйнувань під впливом тертя;
корозійна стійкість – стійкість до дії лужних середовищ, кислот;
жаростійкість - опір окисленню під впливом високих температур;
жароміцність - матеріал повинен зберігати всі свої властивості навіть під впливом високих температур;
холодостійкість - збереження пластичності металу за низьких температур;
антифрикційність - властивість, що характеризується тим, як метал може додаватися до інших матеріалів.

Всі ці властивості виявляються під час випробувань: механічних, хімічних та інших.

Механічні випробування металів.

При проведенні таких випробувань на метал надають різне навантаження - динамічне (ударне збільшення напруги в металі) або статичне (поступове збільшення напруги).

У ході навантажень у металі можуть виникати різні види напруги:

зсувне;
розтягуючий;
стискаюче.

Так, наприклад, при скручуванні металу в матеріалі виникає зсувна напруга, тоді як розгинання або згинання приводять одночасно до стискаючої та розтягуючої напруги.

Відповідно до цих навантажень і напруги, що виникає, можуть проводитися такі види механічних випробувань:

на розтяг;
на вигин;
на удар (визначається ударна в'язкість металу).

Крім того, механічні випробування передбачають перевірку на втому матеріалу (зазвичай при вигині), на глибоку витяжку і повзучість. Також проводяться випробування на твердість, які здійснюються методом вдавлювання та динамічним способом (на метал скидають бойок з наконечником з алмазу).

Хімічні випробування металів.

Методи хімічних випробувань застосовують для того, щоб визначити склад металу, його якість та ін. У ході таких випробувань зазвичай виявляється наявність непотрібних та небажаних домішок, а також кількість домішок, що легують.

Хімічні випробування також допомагають отримати оцінку стійкості металу до різних реагентів.

Один із видів таких випробувань - це селективна дія певними хімічними розчинами. Це допомагає визначити такі показники, як пористість, кількість включень, сегрегації та інше.

Випробування методом контактних відбитків необхідні визначення рівня вмісту в металі фосфору і сірки.

Сезонне розтріскування металу визначається за допомогою спеціальних розчинів, вплив яких піддається матеріал. Проводиться ряд інших випробувань.

Оптичні та фізичні випробування.

У ході випробувань метал не тільки піддають різного роду впливам, а й ретельно досліджують під мікроскопом. Такі дослідження дозволяють оцінити якість металу, його придатність, структурні характеристики та інше.

Крім того, метали піддаються радіографічному контролю. Ці дослідження здійснюються за допомогою гамма-випромінювання та жорсткого рентгенівського випромінювання. Такий контроль дозволяє визначити наявні дефекти у металі. Часто радіографічному дослідженню піддаються зварні шви.

Існує також низка інших методів контролю, яким піддається метал. Серед них:

Магнітно-порошковий – застосовується тільки для нікелю, заліза та кобальту, а також їх сплавів. Цим методом визначаються дефекти деяких видів сталі.
Ультразвуковий - також дозволяє виявляти дефекти лише за допомогою імпульсу ультразвуку.
Спеціальні методи - це і прослуховування зі стетоскопом, і випробування на циклічну в'язкість та ін.

Всі ці випробування, у тому числі контрольні, дуже важливі: вони допомагають визначити, які метали підходять для різних конструкцій, яким обробкам можна піддавати матеріал, які режими зварювання використовувати та інше.

Для встановлення комплексу механічних властивостей металів зразки з досліджуваного матеріалу піддають статичним та динамічним випробуванням.

Статичними називаються випробування, при яких навантаження, що додається до зразка, зростає повільно і плавно.

До статичних випробувань відносять випробування на розтяг, стиснення, кручення, згин, а також визначення твердості.

В результаті випробувань на статичне розтягування, яке проводять на розривних машинах, одержують діаграму розтягування (рис.6 а) та діаграму умовних напруг (рис. 6 б) пластичного металу.

Мал. 6 діаграма розтягування пластичного матеріалу; б – діаграма умовних напруг пластичного матеріалу

З графіка видно, що хоч би мало було прикладене напруга, воно викликає деформацію, причому початкові деформації є завжди пружними і величина їх знаходиться в прямій залежності від напруги. На кривій, наведеній на діаграмі, пружна деформація характеризується лінією ОА та її продовженням.

Вище точки А порушується пропорційність між напругою та деформацією. Напруга викликає не тільки пружну, а й пластичну деформацію.

Подана на рис. 6 залежність між прикладеним ззовні напругою та викликаною ним відносною деформацією характеризує механічні властивості металів:

Нахил прямої ОА (рис. 6а) показує жорсткість металу або характеристику того, як навантаження, додане ззовні, змінює міжатомні відстані, що в першому наближенні характеризує сили міжатомного тяжіння; тангенс кута нахилу прямої ОА пропорційний модулю пружності(Е), який чисельно дорівнює частці від розподілу напруги на відносну пружну деформацію (Е= s / e);

Напруга sпц (рис. 6б), яка називається межею пропорційності, відповідає моменту появи пластичної деформації. Чим точніше метод виміру деформації, тим нижче лежить точка А;

Напруга sпр (рис. 6б), яка називається межею пружності, і при якому пластична деформація досягає заданої малої величини, встановленої умовами. Часто використовують значення залишкової деформації 0,001; 0,005; 0,02 та 0,05%. Відповідні межі пружності позначають s0,005 s0,02 і т.д. Межа пружності – важлива характеристика пружинних матеріалів, які використовують для пружних елементів приладів та машин;

Напруга s0,2, яка називається умовною межею плинності і якій відповідає пластична деформація 0,2%. Фізична межа плинності sт визначається за діаграмою розтягування, коли на ній є майданчик плинності. Однак при випробуваннях на розтягування більшості сплавів майданчика плинності на діаграмах немає Вибрана пластична деформація 0,2% досить точно характеризує перехід від пружних деформацій до пластичних, а напруга s0,2 нескладно визначається при випробуваннях незалежно від того, є площа текучості на діаграмі розтягування. . Допустима напруга, яку використовують у розрахунках, вибирають зазвичай менше s0,2 в 1,5 рази;

Максимальна напруга sв, яка називається тимчасовим опором, характеризує максимальну несучу здатність матеріалу, його міцність, що передує руйнуванню, і визначається за формулою

sв = Р max / Fo

Допустиму напругу, яку використовують у розрахунках, вибирають менше sв у 2,4 рази.

Пластичність матеріалу характеризується відносним подовженням d і відносним звуженням y:

d = [(lк - lо) / lо] * 100,

y = [(Fо - Fк) / Fо] * 100,

де lо та Fо – початкові довжина та площа поперечного перерізу зразка;

lк – кінцева довжина зразка;

Fк – площа поперечного перерізу на місці розриву.

Твердість - здатність матеріалів чинити опір пластичної або пружної деформації при впровадженні в нього більш твердого тіла, яке називається індентором.

Існують різні методи визначення твердості.

Твердість по Брінеллю визначається як відношення навантаження при вдавлюванні сталевої кульки в матеріал до площі поверхні отриманого сферичного відбитка (рис. 4.7а).

HB = 2P / pD,

D – діаметр кульки, мм;

d – діаметр лунки, мм

Мал. 7. Схеми випробування на твердість: а – за Брінеллем; б - за Роквеллом; в – за Віккерсом

Твердість за Роквеллом визначається глибиною проникнення в випробуваний матеріал алмазного конуса з кутом при вершині 120о або загартованої кульки діаметром 1,588 мм (рис. 7.б).

Конус або кульку вдавлюють двома послідовними навантаженнями:

Попередньої Ро = 10 н;

Загальна Р = Ро + Р1, де Р1 - основне навантаження.

Твердість позначається в умовних одиницях:

Для шкал А і С HR = 100 - (h - ho) / 0,002

Для шкали В HR = 130 - (h - hо) / 0,002

Для визначення твердості використовується алмазний конус при навантаженні 60 Н (HRA), алмазний конус при навантаженні 150 Н (HRC) або сталеву кульку діаметром 1,588 мм (HRB).

Твердість за Віккерсом вимірюють для деталей малої товщини та тонких поверхневих шарів, отриманих хіміко-термічною обробкою.

Ця твердість визначається як відношення навантаження при втиску в випробуваний матеріал алмазної чотиригранної піраміди з кутом між гранями 136о до площі поверхні отриманого пірамідального відбитка (рис. 7.в):

HV = 2P * sin a/2 / d2 = 1,854 P/d2,

a = 136о - кут між гранями;

d – середнє арифметичне довжин обох діагоналей, мм.

Величину HV знаходять за відомим d згідно з формулою або за розрахунковими таблицями згідно з ГОСТ 2999-75.

Мікротвердість з огляду на структурну неоднорідність металу застосовують для вимірювання малих площ зразка. При цьому вдавлюють піраміду як при визначенні твердості за Віккерсом, при навантаженні Р = 5-500 Н, а середнє арифметичне довжин обох діагоналей (d) вимірюється мкм. Для вимірювання мікротвердості використовують металографічний мікроскоп.

Опір матеріалу руйнуванню при динамічних навантаженнях характеризує ударна в'язкість. Її визначають (ГОСТ 9454-78) як питому роботу руйнування призматичного зразка з концентратором (надрізом) посередині одним ударом маятникового копра (рис. 4.8): КС = К / So (К - робота руйнування; So - площа поперечного перерізу зразка в місці концентратора ).

Мал. 8. Схема випробувань на ударну в'язкість

Ударну в'язкість (МДж/м2) позначають KCU, KCV та KCT. Літери КС означають символ ударної в'язкості, літери U, V, T – вид концентратора: U-подібний з радіусом надрізу rн = 1 мм, V-подібний з rн = 0,25 мм; T – тріщина втоми, створена на підставі надрізу; KCU – основний критерій ударної в'язкості; KCV та KCT використовують у спеціальних випадках.

Робота, витрачена на руйнування зразка, визначається за формулою

Ан = Р * l1 (cos b - cos a),

де Р – маса маятника, кг;

l1 – відстань від осі маятника до центру тяжкості;

b – кут після удару;

a - кут до удару

Циклічна довговічність характеризує працездатність матеріалу в умовах циклів напруг, що багато разів повторюються. Цикл напруг – сукупність зміни напруги між двома її граничними значеннями smax та smin протягом періоду Т (рис. 9).

Мал. 9. Синусоїдальний цикл зміни напруг

Розрізняють симетричні цикли (R = -1) та асиметричні (R змінюється в широких межах). Різні види циклів характеризують різні режими роботи деталей машин.

Процеси поступового накопичення ушкоджень у матеріалі під впливом циклічних навантажень, що призводять до зміни його властивостей, утворення тріщин, їх розвитку та руйнування, називають втомою, а властивість протистояти втомі – витривалістю (ГОСТ 23207 – 78).

На втому деталей машин впливають ряд факторів (рис. 10).

Мал. 10. Фактори, що впливають на втомну міцність

Руйнування від втоми в порівнянні з руйнуванням від статичного навантаження має ряд особливостей:

Воно відбувається при напругах, менших, ніж при статичному навантаженні, менших межах плинності або тимчасового опору;

Руйнування починається на поверхні (або поблизу неї) локально, у місцях концентрації напруг (деформації). Локальну концентрацію напруг створюють ушкодження поверхні внаслідок циклічного навантаження чи надрізи як слідів обробки, впливу середовища;

Руйнування протікає в кілька стадій, що характеризують процеси накопичення пошкоджень у матеріалі, утворення тріщин втоми, поступовий розвиток та злиття деяких з них в одну магістральну тріщину та швидке остаточне руйнування;

Руйнування має характерну будову зламу, що відбиває послідовність процесів втоми. Злам складається з вогнища руйнування (місця утворення мікротріщин) та двох зон – втоми та долому (рис. 11).

Мал. 11. Схема зламу втомного руйнування: 1 – вогнище зародження тріщини; 2 – зона втоми; 3 – зона долому

Лабораторна робота №5

ВИПРОБУВАННЯ МЕТАЛІВ НА ТВЕРДІСТЬ

Ціль лабораторної роботи- освоїти методику та отримати навички випробування металів на твердість.

Під час виконання лабораторної роботи необхідно:

1)засвоїти сутність методу випробування металів на твердість, його переваги перед іншими методами визначення механічних

2) вивчити влаштування приладів для вимірювання твердості;

3) визначити твердість сталі, чавуну, кольорових металів (алюмінію, міді та інших), за значеннями твердості НВ визначити межу міцності металів.

Оснащення ділянки лабораторної роботи:

обладнання -прес Брінелля, твердомір Роквелла, наконечники зі сталевими загартованими кульками обраного діаметру, наконечник з алмазним конусом, лупа з градуйованою шкалою, настільні лещата, напилки та шліфувальний круг;

матеріали- зразки вуглецевої сталі, чавуну та кольорових сплавів;

плакати- Таблиці значень твердості.

Твердість- це властивість металу чинити опір проникненню в нього іншого, твердішого, тіла певної форми та розмірів. Визначення твердості є найбільш поширеним методом випробування металів, що дозволяє без руйнування виробу та виготовлення спеціальних зразків судити про якість виробів. Прилади для випробування на твердість мають високу продуктивність (до 100 випробувань на годину), що значно перевищує продуктивність інших випробувальних машин.

Твердість характеризує опір пластичної деформації і є механічною властивістю металу, що відрізняється від інших його.

Переваги методу вимірювання твердості:

1. Між твердістю пластичних металів, що визначається способом вдавлювання, та іншими механічними властивостями (головним чином, межею міцності) існує кількісна залежність.

Величина твердості характеризує межу міцності металів, які у випробуваннях на розтягування зосереджену пластичну деформацію (утворення шийки). Така пластична деформація аналогічна деформації, що створюється в поверхневих шарах металу при вимірі твердості вдавлювання наконечника. У ряді випадків і у крихких металів (наприклад, сірих чавунів) спостерігається якісна залежність між межею міцності та твердістю.

За значеннями твердості можна визначати деякі пластичні властивості металів. Твердість, визначена вдавлюванням, характеризує також межу витривалості деяких металів, зокрема міді, дуралюміну та сталей у відпаленому стані.

Вимірювання твердості за технікою виконання значно простіше, ніж визначення міцності, пластичності та в'язкості. Випробування твердості не вимагають виготовлення спеціальних зразків і можуть виконуватися безпосередньо на деталях, що перевіряються.

Вимірювання твердості зазвичай не спричиняє руйнування контрольованої деталі, і після вимірювання її можна використовувати за своїм призначенням, у той час як для визначення міцності, пластичності та в'язкості необхідно виготовлення спеціальних зразків з деталі.

Твердість можна вимірювати на деталях невеликої товщини, а також у дуже тонких шарах, що не перевищують (для деяких способів вимірювання твердості) десятих часток міліметра, або в мікрооб'ємах металу (метод вимірювання мікротвердості). У разі можна вимірювати твердість окремих структурних складових сплавах.

Оскільки при вимірі твердості в більшості випадків деталі не руйнуються, ці вимірювання можна застосовувати для суцільного контролю деталей, в той час як визначення характеристик міцності і пластичності проводять як вибірковий контроль.

Методи випробування на твердість - вдавлювання, дряпання, хитання, пружна віддача, магнітний.

Найбільш поширеним є метод вдавлювання, при якому твердість визначають:

за величиною поверхні відбитка від вдавлювання сталевого

кульки при випробуванні на пресі Брінелля;

по глибині відбитка при вдавлюванні алмазного конуса або сталевої кульки під час випробування на приладі Роквелла.

Випробуваний зразок або деталь повинні мати підготовлений гладкий плоский майданчик. Товщину випробовуваного зразка або виробу вибирають такий, щоб на звороті зразка (виробу) не було помітних слідів деформацій. Навантаження слід прикладати по осі вдавлювання наконечника перпендикулярно до випробуваної поверхні. При вдавлюванні наконечника з малими навантаженнями потрібна досконаліша обробка поверхні.

Визначення твердості способом Брінелля

1вердість за способом Ьринелля визначають шляхом вдавлювання в випробуваний зразок сталевого загартованого кульки діаметром D під дією заданого навантаження Р протягом певного часу

Діаметр відбитка вимірюють спеціальною лупою, що має шкалу з ціною поділу 0,1 мм.

Діаметр кульки може бути різним і вибирається в залежності від товщини випробуваного матеріалу; твердість вимірюють при постійному співвідношенні між величиною навантаження Р і СР (табл. 5.1).

6 B - 3,5 HB (МПа) для вуглецевих сталей у нормалізованому стані;

6в=3,6 НВ дня низьколегованих конструкційних сталей у покращеному стані;

6в = 5,5 НВ для міді, латуні та бронзи у відпаленому стані;

6в = 4,0 НВ для тих же сплавів у наклепаному стані.

Для алюмінію та його сплавів з твердістю 20...45 НВ а в = 3,5 НВ, для дуралюміну відпаленого о в = 3,6 НВ, а після загартування та старіння о в = 3,5 НВ. НВ приймається в кгс/мм 2 , тоді а виражається в МПа.

Щоб уникнути тривалих обчислень, практично користуються готовими таблицями з заздалегідь підрахованими значеннями твердості для відбитків різних діаметрів, отриманих при різних навантаженнях. Перед випробуванням поверхню зразка обробляють, щоб вона була гладкою, без окалини та інших дефектів.

До недоліків способу Брінелля слід віднести неможливість випробувань:

металів, що мають твердість понад 4500 МПа, при цьому деформуватиметься сама сталева загартована кулька і результати випробувань будуть неточні;

твердості дрібних деталей і тонкого поверхневого шару (менше 1...2 мм), так як кулька продавлюватиме тонкий шар металу.

1. вивчити роботу твердоміра;

2.очистити поверхню зразків від забруднення та окалини за допомогою напилка або на шліфувальному колі;

3. вибрати залежно від заданих умов випробувань діаметр кульки, навантаження та час витримки під навантаженням;

4. закріпити наконечник з кулькою в шпинделі преса настановним гвинтом;

5. встановити на підвіску твердоміра необхідне для випробування

кількість змінних вантажів;

6. встановити упор на необхідну тривалість витримки і закріпити стопорним гвинтом;

7. встановити на столик випробуваний зразок і обертанням маховика

підняти його до упору в наконечник з кулькою, прикладаючи цим попереднє навантаження, що дорівнює 1 ТОВ Н, при цьому центр майбутнього відбитка повинен знаходитися на відстані не менше діаметра кульки від краю зразка, а від центру сусіднього відбитка - не менше двох діаметрів кульки;

8. натиснути на кнопку спуску і привести в дію електродвигун, передаючи навантаження на зразок;

9.Після автоматичного вимикання електродвигуна опустити столик, зняти зразок і виміряти діаметр відбитка за допомогою лупи у двох взаємно перпендикулярних напрямках. Діаметр відбитка вимірюють з точністю до 0,5 мм при випробуванні кулькою діаметром 10,5 мм і з точністю до 0,01 мм при випробуванні кулькою діаметром 2,5 мм;

10.по величині діаметра відбитка у таблиці визначити число твердості НВ;

11. Результати випробування занести до протоколу випробувань (табл. 5.2). .

Таблиця 5.2.

2 Визначення твердості способом Роквелла

Вимірювання твердості за способом Роквелла проводять шляхом вдавлювання алмазного конуса з кутом при вершині 120° або сталевого загартованого кульки діаметром 1,588 мм в випробуваний зразок під дією двох навантажень, що послідовно додаються: попередньої Р 0 та основний Р. Загальне навантаження Р дорівнює сумі попередньої та

Основний: Р = Р 0 + Р^(Рис. 5.2).

0 у всіх випадках дорівнює 100 Н, а основна Р та загальна Р при вдавлюванні:

сталевої кульки (шкала В) Р х= 900 Н; Р= 100 + 900 = 1000 Н;

алмазного конуса (шкала С) Р (= 1400 Н; Р = 100 + 1400 = 1500 Н;

алмазного конуса (шкала А) Р у = 500 Н; Р= 100 + 500 = 600 н.

Мал. 5.2. Схема визначення твердості за способом Роквелла

де h- Глибина впровадження кульки або конуса в випробуваний метал під дією загального навантаження Р; h Q - глибина впровадження кульки або конуса в випробуваний метал під дією попереднього навантаження Р0; з- Постійна, рівна 0,002 мм.

Індикатор приладумає дві шкали: чорну – для випробувань алмазним конусом при різних основних навантаженнях та червону – для випробувань кульковим наконечником. Червона шкала зміщена щодо нульового поділу чорної шкали на 30 поділів у протилежному напрямку руху стрілки індикатора при впровадженні наконечника. Це зміщення зроблено з тієї причини, що глибина вдавлювання кульки часто перевищує 0,2 мм, тобто стрілка при втиску робить поворот більш ніж на 100 поділів (при дуже м'якому матеріалі). Визначення твердості на приладі Роквелла має широке застосування, оскільки на ньому можна випробувати як м'які, так і тверді та тонкі матеріали.

Шкала С використовується при випробуваннях сталей твердістю HRC = 20...70 і тонких поверхневих шарів товщиною понад 0,5 мм, шкала А - при випробуванні твердих сплавів твердістю понад HRC = 70, тонкого листового матеріалу та для вимірювання твердості тонких поверхневих шарів (0 3...0,5 мм). Число HRA можна перевести до числа HRC

за формулою:

HRC = 2HRA - 104. (5-5)

Шкала Узастосовується при випробуванні металів середньої твердості та виробів завтовшки від 0,8 до 2 мм. Числа твердості за Роквеллом можна наближено перерахувати до числа твердості за Брінеллем. На підставі експериментальних даних встановлено таку залежність:

НВ = 100 HRC (5.6)

в інтервалі твердості 2000...4500 МПа за Брінеллем, де НВ -твердість за Брінеллем; HRC – твердість за Роквеллом (шкала С).

Для перекладу числа твердості за Роквеллом з однієї шкали в іншу користуються спеціальними довідковими таблицями. Поверхні зразків (як випробувана, так і опорна) повинні бути плоскими, паралельними один одному, відшліфованими, без окалини, вибоїн тощо.

До переваг способу Роквелла слід віднести високу продуктивність (час випробування 30...60 с, результат випробування вважається прямо на шкалі приладу), простоту обслуговування, точність вимірювання та збереження якісної поверхні після випробування. Цей спосіб не рекомендується застосовувати для визначення твердості неоднорідних структурою сплавів, криволінійних поверхонь і для випробування деталей, які під дією навантаження можуть деформуватися.

вивчити роботу твердоміра;

підготувати зразки до випробування так само, як і при випробуваннях

на приладі Брінелля;

підібрати наконечник і закріпити його в шпинделі за допомогою

гвинта;

підібрати та підвісити вантажі відповідно до обраного наконечника та шкали, за якою передбачається вести випробування (див. табл. 5.3);

встановити випробуваний зразок на столик приладу;

обертанням маховика поступово підвести випробувану поверхню зразка до зіткнення з наконечником, а потім подальшим його обертанням зробити попереднє навантаження Р 0 доти, доки мала стрілка індикатора не співпаде з червоною точкою на шкалі. Якщо вона значно перейде за червону точку (ліворуч), необхідно завантажити прилад, вибрати на випробуваній поверхні інше місце і почати випробування заново. Потім необхідно повернути обідок індикатора до збігу нульової позначки чорної шкали з великою стрілкою;

злегка натиснути на платформу і цим зробити навантаження зразка через наконечник загальним навантаженням (попередня Р плюс основна Р { ). У цей час велика стрілка повертається проти годинникової стрілки після секундної витримки в повністю навантаженому стані, відбувається автоматичне зняття навантаження, під час якого велика стрілка рухається за годинниковою стрілкою;

після повної зупинки стрілки зробити відлік числа твердості за відповідною шкалою індикатора: у разі застосування алмазного наконечника - за чорною шкалою С або А,при кульковому наконечнику - за червоною шкалою В;

результати випробувань внести до протоколу випробувань (табл. 5.4);

10) обертанням маховика проти годинникової стрілки опустити столик та зняти зразок.

1.Мета та завдання роботи.

2.Короткий опис способів вимірювання твердості.

3. Схеми, що ілюструють способи проведення випробувань.

4. Таблиці значень твердості за результатами вимірів.

5.Визначення межі міцності металу за значеннями твердості

-;- , . lurja-jAfe^

6.Висновки по роботі.

4.2.1. До статичних випробувань відносять випробування на розтяг, стиснення, кручення, згин, а також визначення твердості. В результаті випробувань на статичне розтягування, яке проводять на розривних машинах, одержують діаграму розтягування (рис.4.6 а) та діаграму умовних напруг (рис. 4.6 б) пластичного металу.

Мал. 4.6. Зміна деформації залежно від напруги: а – діаграма розтягування пластичного матеріалу; б – діаграма умовних напруг пластичного матеріалу

З графіка видно, що хоч би мало було прикладене напруга, воно викликає деформацію, причому початкові деформації є завжди пружними і величина їх знаходиться в прямій залежності від напруги. На кривій, наведеній на діаграмі (рис. 4.6), пружна деформація характеризується лінією ОА та її продовженням.

Подана на рис. 4.6 залежність між прикладеною ззовні напругою та викликаною ним відносною деформацією характеризує механічні властивості металів:

Нахил прямої ОА (рис. 4.6а) показує жорсткість металу або характеристику того, як навантаження, що додається ззовні, змінює міжатомні відстані, що в першому наближенні характеризує сили міжатомного тяжіння; тангенс кута нахилу прямої ОА пропорційний модулю пружності (Е), який чисельно дорівнює частці від розподілу напруги на відносну пружну деформацію (Е = s / e);

Напруга s пц (рис. 4.6б), яка називається межею пропорційності, відповідає моменту появи пластичної деформації. Чим точніше метод виміру деформації, тим нижче лежить точка А;

Напруга s упр (рис. 4.1б), яка називається межою пружності, і за якого пластична деформація досягає заданої малої величини, встановленої умовами. Часто використовують значення залишкової деформації 0,001; 0,005; 0,02 та 0,05%. Відповідні межі пружності позначають s 0,005 s 0,02 і т.д. Межа пружності – важлива характеристика пружинних матеріалів, які використовують для пружних елементів приладів та машин;

Напруга s 0,2 , яка називається умовною межею плинності та якому відповідає пластична деформація 0,2 %. Фізична межа плинності s т визначається за діаграмою розтягування, коли на ній є майданчик плинності. Однак при випробуваннях на розтягування більшості сплавів майданчика плинності на діаграмах немає Вибрана пластична деформація 0,2% досить точно характеризує перехід від пружних деформацій до пластичних, а напруга s 0,2 нескладно визначається при випробуваннях незалежно від того, чи є площа текучості на діаграмі. розтягування. Допустиму напругу, яку використовують у розрахунках, вибирають зазвичай менше s 0,2 в 1,5 рази;

Максимальна напруга s, яка називається тимчасовим опором, характеризує максимальну несучу здатність матеріалу, його міцність, що передує руйнуванню, і визначається за формулою

s = Р max / F o

Допустиму напругу, яку використовують у розрахунках, вибирають менше s в 2,4 рази.

Пластичність матеріалу характеризується відносним подовженням d і відносним звуженням y:

d = [(l до - l о) / l о] * 100,

y = [(F про - F до) / F про ] * 100,

де l про F - початкові довжина і площа поперечного перерізу зразка;

l до - кінцева довжина зразка;

F до – площа поперечного перерізу на місці розриву.

4.2.2. Твердість- здатність матеріалів чинити опір пластичній або пружній деформації при впровадженні в нього більш твердого тіла, яке називається індентором.

Існують різні методи визначення твердості.

Твердість по Брінеллювизначається як відношення навантаження при вдавлюванні сталевої кульки до випробуваного матеріалу до площі поверхні отриманого сферичного відбитка (рис. 4.7а).

HB = 2P / pD,

D – діаметр кульки, мм;

d – діаметр лунки, мм

Мал. 4.7. Схеми випробування на твердість: а – за Брінеллем; б - за Роквеллом; в – за Віккерсом

Твердість за Роквелломвизначається глибиною проникнення в випробуваний матеріал алмазного конуса з кутом при вершині 120 про або загартованої кульки діаметром 1,588 мм (рис. 4.7.б).

Конус або кульку вдавлюють двома послідовними навантаженнями:

Попередньої Р о = 10 н;

Загальною Р = Р про + Р 1 де Р 1 - основне навантаження.

Твердість позначається в умовних одиницях:

Для шкал А і С HR = 100 - (h - h o) / 0,002

Для шкали В HR = 130 - (h - h о) / 0,002

Твердість за Віккерсомвимірюють для деталей малої товщини та тонких поверхневих шарів, отриманих хіміко-термічною обробкою.

Ця твердість визначається як відношення навантаження при вдавлюванні в випробуваний матеріал алмазної чотиригранної піраміди з кутом між гранями 136 до площі поверхні отриманого пірамідального відбитка (рис. 4.7.в):

HV = 2P * sin a/2 / d 2 = 1,854 P/d 2 ,

a = 136о – кут між гранями;

d – середнє арифметичне довжин обох діагоналей, мм.

Величину HV знаходять за відомим d згідно з формулою або за розрахунковими таблицями згідно з ГОСТ 2999-75.

Мікротвердість,враховуючи структурну неоднорідність металу, застосовують для вимірювання малих площ зразка. При цьому вдавлюють піраміду як при визначенні твердості за Віккерсом, при навантаженні Р = 5-500 Н, а середнє арифметичне довжин обох діагоналей (d) вимірюється мкм. Для вимірювання мікротвердості використовують металографічний мікроскоп.

4.2.3. Опір матеріалу руйнуванню при динамічних навантаженнях характеризує ударна в'язкість. Її визначають (ГОСТ 9454-78) як питому роботу руйнування призматичного зразка з концентратором (надрізом) посередині одним ударом маятникового копра (рис. 4.8): КС = К / S o (К - робота руйнування; S o - площа поперечного перерізу зразка в місці концентратора).

Мал. 4.8. Схема випробувань на ударну в'язкість

Ударну в'язкість (МДж/м 2 ) позначають KCU, KCV та KCT. Літери КС означають символ ударної в'язкості, літери U, V, T – вид концентратора: U-подібний із радіусом надрізу r н = 1 мм, V-подібний з r н = 0,25 мм; T – тріщина втоми, створена на підставі надрізу; KCU – основний критерій ударної в'язкості; KCV та KCT використовують у спеціальних випадках.

Робота, витрачена на руйнування зразка, визначається за формулою

Ан = Р * l 1 (cos b - cos a),

де Р – маса маятника, кг;

l 1 – відстань від осі маятника до центру тяжкості;

b – кут після удару;

a - кут до удару

4.2.4.Циклічна довговічність характеризує працездатність матеріалу в умовах циклів напруг, що багато разів повторюються. Цикл напруг – сукупність зміни напруги між двома її граничними значеннями s max та s min протягом періоду Т (рис. 4.9).

Мал. 4.9. Синусоїдальний цикл зміни напруг

На втому деталей машин впливають ряд факторів (рис. 4.10).

Мал. 4.10. Чинники, що впливають на втомну міцність

Руйнування від втоми в порівнянні з руйнуванням від статичного навантаження має ряд особливостей:

Мал. 4.11. Схема зламу втомного руйнування: 1 - вогнище зародження тріщини; 2 – зона втоми; 3 – зона долому

4.3. Конструкційна міцність металів та сплавів

Конструкційна міцністьметалів і сплавів – це комплекс властивостей міцності, які знаходяться в найбільшій кореляції зі службовими властивостями даного виробу.

Опір матеріалутендітного руйнування є найважливішою характеристикою, що визначає надійність роботи конструкції.

Перехід до тендітного руйнування обумовлений низкою факторів:

природою сплаву (типом решітки, хімічним складом, величиною зерна, забрудненням сплаву);

Особливістю конструкції (наявністю концентраторів напруги);

Умовами експлуатації (температурним режимом, наявністю навантаження на метал).

Існує кілька критеріїв оцінки конструкційної міцності металів та сплавів:

Критерії, що визначають надійність металів проти раптових руйнувань (критична температура крихкості; в'язкість руйнування; робота, що поглинається при поширенні тріщини; живучість при циклічному навантаженні);

Критерії, що визначають довговічність матеріалу (втомна міцність; контактна витривалість; зносостійкість; корозійна стійкість).

Для оцінки надійності матеріалу використовують також параметри: 1) ударну в'язкість KCV та КCT; 2) температурний поріг холодноламкості t 50 . Однак ці параметри лише якісні, непридатні до розрахунку міцність.

Параметром KCV оцінюють придатність матеріалу для судин тиску, трубопроводів та інших конструкцій підвищеної надійності.

Параметр KCT, який визначається на зразках з тріщиною втоми біля основи надрізу, більш показовий. Він характеризує роботу розвитку тріщини при ударному вигині і оцінює здатність матеріалу гальмувати руйнування, що почалося. Якщо матеріал має KCT = 0, це означає, що його руйнування йде без витрати роботи. Такий матеріал тендітний, експлуатаційно ненадійний. І, навпаки, що більше параметр KCT, визначений при робочої температурі, то вище надійність матеріалу за умов експлуатації. KCT враховують при виборі матеріалу для конструкцій особливо відповідального призначення (літальних апаратів, роторів турбін тощо).

Поріг холодноламкості характеризує вплив зниження температури на схильність матеріалу до крихкого руйнування. Його визначають за результатами ударних випробувань зразків з надрізом при температурі, що знижується.

На перехід від в'язкої руйнації до крихкого вказують зміни будови зламу і різке зниження ударної в'язкості (рис.4.12), що спостерігається в інтервалі температур (t - t х) (граничні значення температур в'язкого і крихкого руйнування).

Мал. 4.12. Вплив температури випробування на відсоток в'язкої складової в зламі (В) та ударну в'язкість матеріалу KCV, KCT

Будова зламу змінюється від волокнистого матового при в'язкому руйнуванні (t > t в) до кристалічного блискучого при крихкому руйнуванні (t< t х). Порог хладноломкости обозначают интервалом температур (t в – t н) либо одной температурой t 50 , при которой в изломе образца имеется 50 % волокнистой составляющей, и величина КСТ снижается наполовину.

Про придатність матеріалу для роботи при заданій температурі судять за температурним запасом в'язкості, що дорівнює різниці температури експлуатації і t 50 . При цьому чим нижче температура переходу в крихкий стан по відношенню до робочої температури, тим більше температурний запас в'язкості і вища гарантія від крихкого руйнування.

4.4. Шляхи підвищення міцності металів

Прийнято розрізняти технічну та теоретичну міцність. Технічну міцність визначають значенням властивостей: межі пружності (s 0,05); межі плинності (s 0,2); межі міцності (s в); модуля пружності (Е); межі витривалості (R).

Під теоретичною міцністю розуміють опір деформації та руйнування, який мали б мати матеріали згідно з фізичними розрахунками з урахуванням сил міжатомної взаємодії та припущення, що два ряди атомів одночасно зміщуються відносно один одного під дією напруги зсуву.

Виходячи з кристалічної будови та міжатомних сил можна орієнтовно визначити теоретичну міцність металу за такою формулою:

t теор » G / 2p,

де G – модуль зсуву.

Теоретичне значення міцності, що розраховується за зазначеною формулою, у 100 – 1000 разів більше технічної міцності. Це з дефектами в кристалічному будові, і насамперед із існуванням дислокацій. Міцність металів не є лінійною функцією густини дислокацій (рис. 4.13).

Мал. 4.13. Схема залежності опору деформації від щільності та інших дефектів у металах: 1 – теоретична міцність; 2-4 - технічна міцність (2 - вуса; 3 - чисті неукріплені метали; 4 -сплави, зміцнені легуванням, наклепом, термічною або термомеханічною обробкою)

Як видно з малюнку 4.13, мінімальна міцність визначається деякою критичною щільністю дислокацій а, що приблизно становить 10 6 - 10 8 см -2 . Ця величина відноситься до відпалених металів. Розмір s 0,2 відпалених металів становить 10 -5 – 10 -4 G . Якщо а> 10 12 – 10 13 див -2 , то разі можуть утворитися тріщини.

Якщо щільність дислокацій (кількість дефектів) менша за величину а(Рис.4.13), то опір деформації різко збільшується і міцність швидко наближається до теоретичної.

Підвищення міцності досягається:

Створенням металів і сплавів із бездефектною структурою, тобто. одержання ниткоподібних кристалів («усів»);

Підвищення густини дефектів, у тому числі дислокацій, а також структурних перешкод, що ускладнюють рух дислокацій;

Створення композиційних матеріалів.

4.5. Вплив нагріву на будову та властивості деформованого металу (рекристалізація)

Пластична деформація (рис. 4.14) призводить до створення нестійкого стану матеріалу через зростання внутрішньої енергії (внутрішніх напруг). Деформування металу супроводжується його зміцненням або так званим наклепом . Мимоволі повинні відбуватися явища, що повертають метал у більш стійкий структурний стан.

Мал. 4.14. Вплив нагріву на механічні властивості та структуру нагартованого металу

До мимовільних процесів, які призводять пластично деформований метал до більш стійкого стану, відносяться зняття спотворення кристалічних ґрат, інші внутрішньозеренні процеси та утворення нових зерен. Для зняття напруг кристалічних грат не потрібно високої температури, так як при цьому відбувається незначне переміщення атомів. Вже невеликий нагрівання (для заліза 300 -400 про З) знімає спотворення решітки, а саме зменшує щільність дислокацій в результаті їх взаємного знищення, злиття блоків, зменшення внутрішніх напруг, зменшення кількості вакансій і т.д.

Виправлення спотворених грат у процесі нагрівання деформованого металу називається поверненням чи відпочинком. У цьому твердість металу знижується на 20-30 % проти вихідним, а пластичність зростає.

Паралельно із поверненням при температурі 0,25 – 0,3 Т пл відбувається полігонізація (збір дислокацій у стінки) та утворюється пориста структура.

Одним із способів зняття внутрішньої напруги при деформації матеріалів є рекристалізація. Рекристалізація , тобто. утворення нових зерен, що протікає при більш високих температурах, ніж повернення, може початися з помітною швидкістю після нагрівання вище за певну температуру. Чим вища чистота металу, тим нижча температура рекристалізації. Між температурами рекристалізації та плавлення існує зв'язок:

Т рік = а * Т пл,

де а - Коефіцієнт, що залежить від чистоти металу.

Для технічно чистих металів а = 03 - 04, для сплавів а = 08.

Температура рекристалізації має важливе практичне значення. Щоб відновити структуру та властивості наклепаного металу (наприклад, при необхідності продовжити обробку тиском шляхом прокатки, протяжки, волочіння тощо), його треба нагріти вище за температуру рекристалізації. Така обробка називається рекристалізованим відпалом.

Процес рекристалізації можна розділити на два етапи:

Первинну рекристалізацію або рекристалізацію обробки, коли витягнуті внаслідок пластичної деформації зерна перетворюються на дрібні округлої форми безладно орієнтовані зерна;

Вторинну або збірну рекристалізацію, що полягає у зростанні зерен і протікає при вищій температурі.

Первинна кристалізація полягає у освіті нових зерен. Це зазвичай дрібні зерна, що виникають поверхнях розділу великих деформованих зерен. Хоча в процесі нагрівання і відбуваються внутрішньозеренні процеси усунення дефектів (повернення, відпочинок), все ж вони, як правило, повністю не закінчуються, з іншого боку, зерно, що знову утворилося, вже вільно від дефектів.

До кінця першої стадії рекристалізації можна отримати структуру, що складається тільки з дуже дрібних зерен, в діаметрі мають розмір у кілька мікрон. Але в цей момент настає процес вторинної кристалізації, що полягає у зростанні зерна.

Можливі три істотно різні механізми зростання зерна:

- зародковий, що полягає в тому, що після первинної кристалізації знову виникають зародкові центри нових кристалів, їх зростання призводить до утворення нових зерен, але їх менше, ніж зерен у вихідному стані, і тому після завершення процесу рекристалізації зерна в середньому стануть більшими;

- міграційний , що полягає у переміщенні кордону зерна та збільшенні його розмірів. Великі зерна ростуть з допомогою «поїдання» дрібних;

- злиття зерен , що полягає в поступовому «розчиненні» меж зерен та об'єднанні багатьох дрібних зерен в одне велике. У цьому утворюється разнозернистая структура з низькими механічними властивостями.

Реалізація одного з основних механізмів зростання залежить:

Від температури. При низьких температурах зростання відбувається з допомогою злиття зерен, за високих – з допомогою міграції кордонів зерен;

Від вихідного стану (від рівня деформації). При малій мірі деформації (3-8%) первинна рекристалізація утруднена, і зростання зерна йде за рахунок злиття зерен. Наприкінці процесу утворюються величезні зерна. При великому ступені деформації (понад 10 %) злиття зерен утруднюється, і зростання відбувається з допомогою міграції кордонів зерен. Утворюються дрібніші зерна. Таким чином, після відпалу виходить рівноважна структура, змінюються механічні властивості, знімається наклеп металу, підвищується пластичність.