ГОСТ 23.218-84 Обеспечение износостойкости изделий. Метод определения энергоемкости при пластической деформации материалов

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

ГОСТ

23.218-84

МКС 03.120.10 19.060 ОКСТУ 0023

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

01.01.86

Настоящий стандарт устанавливает метод определения энергоемкости металлических материалов и сплавов при испытании образцов на растяжение.

Стандарт не распространяется на металлические покрытия и композиции на металлической основе, имеющие анизотропию свойств материала по сечению образца от поверхности к центру, например, стали, подвергнутые поверхностному упрочнению (цементации, азотированию, борированию и т. д.).

Сущность метода состоит в растяжении цилиндрического образца из исследуемого материала и определении количества энергии, поглощенной единицей объема материала образца при пластической деформации до разрушения.

Обозначения показателей, принятые в стандарте, приведены в приложении 1.

Энергоемкость материалов используют для оценки износостойкости деталей при абразивном изнашивании без проведения испытаний (см. приложение 2).

1. АППАРАТУРА И ОБРАЗЦЫ

1.1. Испытания образцов на растяжение проводят на машинах любых типов при условии их соответствия требованиям ГОСТ 1497—84.

Форма, размеры образцов и требования к их изготовлению — по ГОСТ 1497—84.

Примечание. Для одной серии испытаний технология изготовления образцов должна быть одинаковой.

1.2. Нанесение на образцах меток, определяющих размеры базы и отпечатков для измерения деформации образцов, а также размеров отпечатков, проводят на приборах для определения твердости методом Виккерса по ГОСТ 2999—75, оснащенных координатным столиком (приложение 3). Метки не должны вызывать при последующих испытаниях разрыв образцов в местах их нанесения.

2. ПОДГОТОВКА К ИСПЫТАНИЯМ

2.1. Образцы маркируют номером партии или условным индексом вне рабочей части /р (черт. 1).

do

Черт. 1

Издание официальное

★

Перепечатка воспрещена

Переиздание.

70

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

2.3. Измеряют диаметр рабочей части образца d₀ с погрешностью не более 0,1 мм по ГОСТ 1497—84. По результатам измерений определяют начальную площадь поперечного сечения образца в рабочей части А₀, м², и заносят в протокол испытаний (приложение 4).

2.4. Установленную по ГОСТ 1497—84 начальную расчетную длину /₀ 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 ИСПЫТАНИИ

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.

П римечание. Образцы, которые в процессе испытаний разрушаются за пределами рабочей части (см. черт. 1) или у которых в процессе испытаний обнаруживают дефекты (внутренние трещины, расслоения и т. п.), бракуют.

ОС — прямолинейный участок диаграммы растяжения; ВК — линия условной разгрузки образца в начале образования шейки; SM — линия условной разгрузки образца в момент разрушения; А\— площадь участка диаграммы, соответствующего деформации образца от начала нагружения до начала образования шейки (1 этап нагружения), мм²; Л₂ — площадь участка диаграммы, соответствующего деформации образца от начала образования шейки до разрушения (2 этап нагружения), мм²; 2^* — максимальное усилие на образце, Н; BL — отрезок, соответствующий максимальному усилию на образце, мм; А1 —приращение начальной расчетной длины образца—суммарная деформация образца, соответствующая точке S диаграммы, м; ОМ — отрезок, соответствующий суммарной деформации образца, мм

Черт. 2

3.3. Количество повторных испытаний должно быть не менее трех.

4. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. Площадь под диаграммой растяжения образца делят на участки. Из точек В и б¹ диаграммы проводят линии условной разгрузки образца ВК\\СО и SM\CO (см. черт. 2). Принимают в качестве 1 этапа нагружения участок диаграммы ОС В, площадь А_х = А_освк; 2 этапа нагружения—участок диаграммы BS, площадь А₂ = /1_КВ5М.

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

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

А/ — /_к—/о-

4.4. Вычисляют масштаб оси усилий p_F, Н-мм^-1, и масштаб оси деформаций ц_д/, м-мм^-1, по формулам:

M-F -

F

^± max

BL ’

где Г_тах — максимальное усилие на образце, Н; BL — ордината точки В диаграммы, мм;

АI

" ОМ ’

где АI — приращение начальной расчетной длины образца, м;

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

4.5. Вычисляют энергии пластической деформации Е_ъ Е₂, 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

s _^ДИ^_Д0

°i “ л ’

^Д0

где Д₀, Д_и — длина ориентированной вдоль линии действия растягивающей нагрузки диагонали отпечатка до и после испытания, м; i — номер отпечатка.

4.7. По результатам определения 5; в соответствии с п. 4.6 строят график распределения деформации по начальной расчетной длине образца. Типичный вид графика распределения деформаций по длине образца для стали приведен на черт. 3.

4.8. Определяют (черт. 3): максимальную относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения 8_1тах; предельную относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения — ресурс пластичности металла S_max, длину образца, участвующую в деформации на 1 этапе нагружения /_ь м, и длину образца, участвующую в деформации на 2 этапе нагружения /₂, м.

Примечание. Для большинства металлов 4 ограничено /₀.

4.9. По графику распределения деформаций (см. черт. 3) вычисляют /, и /₂, м, и по диаграмме растяжения (см. черт. 2) вычисляют А/, и А/₂, м.

4.10. Вычисляют среднюю относительную деформацию образца на 1 этапе нагружения 5, и среднюю относительную деформацию образца на 2 этапе нагружения 8₂ по формулам:

где А/, = ОК\\._ы, м;

8i

А/1

Т’

8₂

А/₂

h

где А/₂ = АГЛ/-ц_д/, м.

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

У\—h'A),

V₂=l₂-A),

где А₀ — начальная площадь поперечного сечения, определенная в соответствии с п. 2.3, м².

4.12. Энергоемкость Е_пд, Дж-м^_3, при пластической деформации материала вычисляют по формуле

д ⁸1 max _| ⁸max ~⁸lmax

^пд F_x ' h V₂' S₂

4.13. Полученные в пп. 4.2—4.12 характеристики заносятся в протокол испытаний (приложение 4). За результат испытаний принимают среднеарифметическое значение результатов не менее трех повторных испытаний.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ПРИНЯТЫЕ В СТАНДАРТЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Рекомендуемое

ОЦЕНКА ИЗНОСОСТОЙКОСТИ СТАЛИ ПРИ АБРАЗИВНОМ ИЗНАШИВАНИИ ПО ЗНАЧЕНИЯМ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

Сравнительную оценку износостойкости материалов без испытаний на абразивное изнашивание в одинаковых условиях при трении о закрепленный абразив при скоростях скольжения до 2,5 м-с^—1 и давлениях до 10 МПа проводят по номограмме (чертеж).

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Рекомендуемое

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ОТПЕЧАТКОВ НА ОБРАЗЦАХ

Устройство для нанесения отпечатков на образец приведено на чертеже.

Нагрузка на пирамиде в 50 и 100 Н создается твердомером типа ТП для определения твердости материалов по методу Виккерса (ГОСТ 2999—75). Устройство позволяет наносить отпечатки через (1±0,1) мм по всей начальной расчетной длине образца.

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

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Рекомендуемое

ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ ПРОТОКОЛ

определения энергоемкости при пластической деформации

по ГОСТ_

Дата_ Исполнитель

Характеристика материалов

Исходные данные для вычисления

Результаты испытаний