ГОСТ 23.218-84

Группа Т51

    
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

    
    
Обеспечение износостойкости изделий

    
Метод определения энергоемкости при пластической деформации материалов

    
Ensuring of wear resistance of products.
Determination of energy-consumption while plastic deformation of materials

ОКСТУ 0023

Дата введения 1986-01-01

    Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 27 апреля 1984 г. N 1499 дата введения установлена 01.01.86

    ПЕРЕИЗДАНИЕ
    
    
    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 (черт.1).
    
    

Черт.1

    
    
    2.2. Шероховатость рабочей поверхности испытуемого образца не должна быть более 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.
    
    2.3. Измеряют диаметр рабочей части образца с погрешностью не более 0,1 мм по ГОСТ 1497-84. По результатам измерений определяют начальную площадь поперечного сечения образца в рабочей части , м, и заносят в протокол испытаний (приложение 4).
    
    2.4. Установленную по ГОСТ 1497-84 начальную расчетную длину 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.
    
    

- прямолинейный участок диаграммы растяжения; - линия условной разгрузки образца в начале
образования шейки; - линия условной разгрузки образца в момент разрушения; - площадь участка
диаграммы, соответствующего деформации образца от начала нагружения до начала образования шейки
(1 этап нагружения), мм; - площадь участка диаграммы, соответствующего деформации образца
от начала образования шейки до разрушения (2 этап нагружения), мм; - максимальное
усилие на образце, Н; - отрезок, соответствующий максимальному усилию на образце, мм;
- приращение начальной расчетной длины образца - суммарная деформация образца,
соответствующая точке диаграммы, м; - отрезок, соответствующий суммарной
деформации образца, мм

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.
    
    
    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 и диаграммы проводят линии условной разгрузки образца || и || (см. черт.2). Принимают в качестве 1 этапа нагружения участок диаграммы , площадь =; 2 этапа нагружения - участок диаграммы , площадь =.
    
    4.2. Определяют площади участков диаграммы , , мм, с погрешностью не более 10 мм (см. черт.2).
    
    4.3. Измеряют коническую расчетную длину образца (после испытания) в метрах с погрешностью не более 1% измеряемой величины (ГОСТ 1497-84) и вычисляют приращение начальной расчетной длины по формуле
    

    
    4.4. Вычисляют масштаб оси усилий , Н·мм, и масштаб оси деформаций , м·мм, по формулам:     

    
где - максимальное усилие на образце, Н;

     - ордината точки диаграммы, мм;     

    
где - приращение начальной расчетной длины образца, м;

     - отрезок на оси деформаций, соответствующий приращению начальной расчетной длины образца, мм.
    
    4.5. Вычисляют энергии пластической деформации , , Дж, поглощенные материалом на 1 и 2 этапах нагружения по формулам:
    

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

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

     - номер отпечатка.
    
    4.7. По результатам определения , 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.
    
    

Черт.3

    
    
    4.8. Определяют (черт.3): максимальную относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения , предельную относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения - ресурс пластичности металла , длину образца, участвующую в деформации на 1 этапе нагружения , м, и длину образца, участвующую в деформации на 2 этапе нагружения , м.
    
    Примечание. Для большинства металлов ограничено .
    
    
    4.9. По графику распределения деформаций (см. черт.3) вычисляют и , м, и по диаграмме растяжения (см. черт.2) вычисляют и , м.
    
    4.10. Вычисляют среднюю относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения и среднюю относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения по формулам:
    

    
где , м;
    

    
где , м.

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

    
где - начальная площадь поперечного сечения, определенная в соответствии с п.2.3, м.

    4.12. Энергоемкость , Дж·м, 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 и давлениях до 10 МПа проводят по номограмме (чертеж).
    
    

         
    
    Износостойкость (в условных единицах) материала в исследуемом структурном состоянии определяют по значениям его энергоемкости при пластической деформации в отожженном состоянии и твердости HV в исследуемом структурном состоянии по номограмме как ординату точки линии номограммы, соответствующей данному значению энергоемкости , 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.
    
    

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

    
    
    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.
    
    

ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Рекомендуемое

    
ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

    
ПРОТОКОЛ
определения энергоемкости при пластической деформации

    
по ГОСТ ____________________

Характеристика материалов

    
    
Результаты замеров при испытании

Исходные данные для вычисления

Результаты испытаний

    
    
    
Текст документа сверен по:
официальное издание
Механические испытания.
Обеспечение износостойкости изделий:
Сб. стандартов. - М.: Стандартинформ, 2005