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