---

Группа Т51

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

О

L!

и

беспечение износостойкост

Метод определения энергоемкост

п

ГОСТ
23.218-84

ри пластической деформации материалов

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

MKC 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. 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

   1. Образцы маркируют номером партии или условным индексом вне рабочей части I? (черт. 1).

П

Издание официальное

ерепечатка воспрещена

Переиздание.

7

1. 2. 0Шероховатость рабочей поверхности испытуемого образца Ra не должна быть более 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.

   3. Измеряют диаметр рабочей части образца с погрешностью не более ОД мм по ГОСТ 1497—84. По результатам измерений определяют начальную площадь поперечного сечения образца в рабочей части А$, м², и заносят в протокол испытаний (приложение 4).

   4. Установленную по ГОСТ 1497—84 начальную расчетную длину /₀ ограничивают метками с погрешностью не более 1 мм (см. черт. 1).

   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 Н V, под нагрузкой 100 Н для материалов твердостью выше 200 HV. Одну из диагоналей отпечатка при этом ориентируют вдоль линии действия растягивающей нагрузки.

   6. Измеряют диагонали отпечатков, ориентированные вдоль линии действия растягивающей нагрузки, с погрешностью по ГОСТ 2999—75, определяют среднеарифметическое значение и заносят в протокол испытаний.

2. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

   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.

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; F_max — максимальное усилие на образце, Н; BL — отрезок, соответствующий максимально­му усилию на образце, мм; А/ —приращение начальной рас­четной длины образца—суммарная деформация образца, со­ответствующая точке S диаграммы, м; ОМ — отрезок, соот­ветствующий суммарной деформации образца, мм

Черт. 2

1. 3. Количество повторных испытаний должно быть не менее трех.

2. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

   1. Площадь под диаграммой растяжения образца делят на участки. Из точек В и 5 диаграммы проводят линии условной разгрузки образца В^ГЦСОи 5Л/ЦС0 (см. черт. 2). Принимают в качестве 1 этапа нагружения участок диаграммы ОСВ, площадь А_х= Л)свк? 2 этапа нагружения—участок диаг­раммы BS, площадь Л₂ = ^kbsm-

   2. Определяют площади участков диаграммы А_1гА₂, мм², с погрешностью не более 10 мм² (см. черт. 2).

   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—/q.

max

BL

где F_max — максимальное усилие на образце, Н;

BL — ордината точки Б диаграммы, мм;

А/

^{Иа/ -}ОМ ’

где А/ — приращение начальной расчетной длины образца, м;

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

Pf Рдъ

-®2 А₂ Pf Рд/-

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

і — номер отпечатка.

Примечание. Для большинства металлов 4 ограничено 1$.

По графику распределения деформаций (см. черт. 3) вычисляют 1 и 1₂, м, и по диаграмме растяжения (см. черт. 2) вычисляют А4 и А/₂, м.

Черт. 3

где Д/₂ = КМ-1_А1, м.

к₂=/₂-4,

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

муле

£

81 max . ^2

51 F₂

£

°max °lmax

82

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

.

ОБОЗНАЧЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ПРИНЯТЫЕ В СТАНДАРТЕ

Наименование показателя

Обозначение

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Справочное

Номер чертежа

max

Pf

Цд/

Д/2

$1тах

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_ид, имеющей абсциссу, соответствующую твердости HV иссле­дуемого материала (см. чертеж).

1 600

1400

1200

1000

800

600

400

200

О

О 100 300 500 700 НУ

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 образцаПРИЛОЖЕНИЕ 4 Рекомендуемое

ФОРМА ПРОТОКОЛА ИСПЫТАНИЙ

ПРОТОКОЛ
определения энергоемкости при пластической деформации
по ГОСТ

Дата Исполнитель

Характеристика материалов

Основные показатели

1. Рабочая длина образца, м

2. Начальная расчетная длина образца, м

3. Конечная расчетная длина образца (после испытаний), м

4. Начальный диаметр в рабочей части образца, м

5. Начальная площадь поперечного сечения в рабочей части образ­ца, м^{* 1 2}

6. Максимальное усилие на образце, Н

7. Масштаб оси усилий, Н мм^—1

8. Масштаб оси деформаций, м-мм^—1

9. Размер диагонали отпечатка, ориентированной вдоль линии дей­ствия растягивающей нагрузки до испытания, м

10. Размер диагонали отпечатка, ориентированной вдоль линии дей­ствия растягивающей нагрузки после испытания, м

11. Относительная деформация диагонали отпечатка

12. Абсолютная деформация образца на 1 этапе нагружения, м

13. Абсолютная деформация образца на 2 этапе нагружения, м

14. Часть расчетной длины, которая участвует в деформации до об­разования на образце шейки (1 этап нагружения), м

15. Часть расчетной длины, которая участвует в деформации после образования на образце шейки (2 этап нагружения), м

16. Средняя относительная деформация поверхности образца на 1 этапе нагружения

17. Средняя относительная деформация поверхности образца в шейке

18. Максимальная относительная деформация поверхности образца на 1 этапе нагружения

19. Предельная относительная деформация поверхности образца в непосредственной близости от зоны разрушения — ресурс пластично­сти металла образца

Производные показатели

1. Объем металла образца, участвующий в деформации на 1 этапе нагружения, м^{3 4 5}

2. Объем металла образца, участвующий в деформации на 2 этапе нагружения, м³

3. Энергия пластической деформации, поглощенная образцом на 1 этапе нагружения, Дж

4. Энергия пластической деформации, поглощенная образцом на 2 этапе нагружения, Дж

5. Энергоемкость при пластической деформации материала, Дж- м^—3