Металлы. Метод испытания на кручение

СОЮЗА ССР

МЕТАЛЛЫ

МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА КРУЧЕНИЕ

ГОСТ 3565-80

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ

Москв
а

РАЗРАБОТАН

Министерством высшего и среднего специального образования СССР
Государственным комитетом СССР по стандартам

ИСПОЛНИТЕЛИ

Соболев; Е. И. Тавер; Р. Н. Рыньков (руководители темы); В. Ю. Голь­
цев; Г. П. Гузенков; Н. А. Алимова
ВНЕСЕН Министерством высшего и среднего специального образо­вания СССР
Член Коллегии Н. Н. Иващенко
УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государствен­
ного комитета СССР по стандартам от 30 мая 198
Редактор С, И. Бобарыкин.
Технический редактор В. Н. Малькова
Корректор Е. И, Евтеева
Сдано в наб. 18.06.80 Поди, к печ. 11.08.80 1,0 п. л. 0,89 уч.-изд, л. Тир. 25000 Цена 5 ков.
Ордена «Зван Почета» Издательство стандартов, 123557. Москва, Новоиресненскмй мер., 3 Калужская тинографня стандартов, ул. Московская, 256. Зак. 1887

Несоблюдение стандарта преследуется по закону
Настоящий -стандарт распространяется на черные и цветные металлы и сплавы, а также на изделия из них и устанавливает методы статических испытаний на кручение при температуре 2СЩ5 °С для определения характеристик механических свойств и характера разрушения при кручении.
Стандарт не устанавливает методы испытаний на кручение
в условиях повышенной и пониженной температуры, вакуума, хи­мически активных сред и лучевого воздействия.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Термины, определения и обозначения, применяемые в нас­тоящем стандарте, приведены в обязательном приложении 1.
1.2. По результатам испытания образцов на кручение произво­дят определение следующих механических характеристик:
модуля сдвига,
предела пропорциональности,
предела текучести,
предела прочности (условного),
предела прочности (истинного), максимального остаточного сдвига, характера разрушения (срез или отрыв).

© Издательство стандартов, 1980

2. ИСПЫТАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

2.1. Для испытания на кручение может быть использована ис­пытательная машина, которая обеспечивает:
свободное кручение образцов без каких-либо дополнительных нагрузок на образце в течение всего процесса испытания;
центрирование образца в захватах с несоосностью не более 0,01 мм на каждые 100 мм;
плавность статического нагружения (без толчков и ударов);
свободное перемещение одного из захватов вдоль оси образца;
измерение нагрузки с погрешностью, не превышающей ±1% от величины измеряемой нагрузки, начиная с 0,1 наибольшего зна­чения каждого диапазона, но не ниже 0,04 предельной нагрузки;
вариации показаний силоизмерителя при повторных нагруже­ниях и нагрузке, не превышающие допускаемую погрешность си- лоизмеренпя;
возможность нагружения с точностью одного наименьшего де­ления шкалы силоизмерителя испытательной машины;
сохранение постоянства показаний силоизмерителя в течение не менее 30 с;
измерение угла закручивания с погрешностью, не превышаю­щей ±0,5°.

3. ОБРАЗЦЫ

3.1. Для испытания на кручение в качестве основных применя­ют цилиндрические образцы с диаметром в рабочей части ГО мм и с расчетной длиной 100 и 50 мм, с головками на концах для зак­репления в захватах испытательной машины.
Примечание. Расчетной длиной считают длину цилиндрической части об­разца, на которой производят измерение угловой деформации. Измерительная база прибора должна располагаться в средней части образца. Испытания об­разцов из металлопродукции диаметром менее 5 мм проводится только с уче­том требований стандартов на эти виды продукции.
3.2. Допускается испытание образцов и изделий, пропорцио­нальных нормальным, а также трубчатых образцов.
Примечание. Результаты испытания трубчатых образцов могут быть использованы только при отсутствии потери их устойчивости.
3.3. Форма и размеры головок образца определяются способом крепления образца в захватах испытательной машины.
3.4. Переход от рабочей части образца к его головкам должен быть плавным с радиусом закругления не менее 3 мм.
3.5. Разность между наибольшим и наименьшим диаметром на рабочей части основного образца не должна превышать 0,2% номинального значения диаметра.
3.6. Измерение диаметра образца производится с погрешностью не более 0,01 мм, а его длины с погрешностью не более 0,1 мм.
3.7. Проверку размеров образца проводят до испытания изме­рительным инструментом, обеспечивающим требования п. 3.6.
3.8. Технология изготовления образцов не должна оказывать влияния на механические свойства исходного материала.
3.9. Шероховатость поверхности рабочей части основных ци­линдрических образцов должна соответствовать 7?а<0,63 мкм по ГОСТ 2789—73.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИИ И ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

4.1. При испытании на кручение величину нагрузки отсчитыва­ют с точностью до одного деления шкалы силоизмерителя. Точ­ность измерения углов соответствует цене деления угломера. Вы­числение механических характеристик по результатам испытаний проводится с точностью 1%.
4.2. Определение модуля сдвига при кручении.
4.2.1. Устанавливают и закрепляют испытуемый образец в зах­ватах испытательной машины. Нагружают образец крутящим мо­ментом, соответствующим начальному касательному напряжению т0, составляющему 10% ожидаемого предела пропорциональнос­ти материала, закрепляют на рабочей части образца угломер и отмечают первоначальное показание угломера, принимаемое за нулевое.
4.2.2. Нагружение образца крутящим моментом осуществляют равными ступенями (не менее трех) таким образом, чтобы нап­ряжения в образце не превышали предела пропорциональности, и регистрируют на каждой ступени нагружения углы закручива­ния образца на его расчетной длине. Время регистрации угла зак­ручивания не должно превышать 10 с.
4.2.3. Модуль сдвига при кручении (G) в МПа (кгс/мм2) вы­числяют по формуле
п ДГД
Ст— —г , Д<р-/р ’
где АТ — ступень нагружения, Н-мм (кгс*мм);
I — расчетная длина образца, мм;
Аф— среднее арифметическое значение углов закручивания на расчетной длине образца, приходящихся на одну ступень нагружения, рад;
/р — полярный момент инерции, мм4.
Примечание. Для образца круглого сечения диаметром D полярный момент инерции вычисляют по формуле
Для трубчатого образца кольцевого сечения с внешним диаметром D и толщиной стенки б

абсцисс и не более 5 МПа (0,51 кгс/мм2) касательного напряже­ния на 1 мм оси ординат.
1.1.1.1. Для определения Тпц по диаграмме проводят прямую ОЕ, совпадающую с начальным прямолинейным участком кривой деформации. Через точку О проводят ось ординат ОТ, затем пря­мую АВ, параллельную оси абсцисс на произвольном уровне, и на этой прямой откладывают отрезок kn, равный половине отрез­ка ink. Через точку п и начало координат проводят прямую On и параллельно ей касательную CD к кривой деформации. Ордината точки касания F соответствует Тпц.
1.1.6. Предел пропорциональности при кручении (тпц) в МПа (кгс/мм2) вычисляют по формуле

где Wp — полярный момент сопротивления, мм3.
Примечание. Для образца круглого сечения момент сопротивления вы­числяют по формуле

Для трубчатого образца кольцевого сечения —

1.1.7. Пример определения предела пропорциональности при кручении приведен в справочном приложении 3.
4.4. Определение предела текучести при кру­чении
4.4.1. Выполняют операции, установленные в пи. 4.2.1 и 4.3.2— 4.3.4. Деформацию до предела пропорциональности считают уп­ругой, а за пределом пропорциональности — остаточной.
4.4.2. Вычисляют относительный сдвиг формуле
фпц В
Тпц~ 2Г“’100>
где фпц —угол закручивания образца на его расчетной длине, соответствующий пределу пропорциональности при кру­чении, рад;
D—диаметр рабочей части образца, мм;
I — расчетная длина образца, мм.
Прибавляют к относительному сдвигу упц допуск на ос­таточный сдвиг 0,3% и по величине Тпц +0,3% находят соответ­ствующий пределу текучести угол закручивания расчетной длины образца
.
4.4.3.
4.4.4. Продолжают нагружение образца за пределом пропор­циональности до тех пор, пока не будет достигнут угол закручи­вания фт, соответствующий значению Тпц +0,3% и фиксируют нагрузку Гт, соответствующую пределу текучести. .
4.4.5.
4.4.6. Нагрузка Тт может быть также определяться по диаграмме деформаций, показанной на черт. 2, если масштаб диаг­раммы обеспечивает не более 0,05% отно­сительного сдвига на 1 мм оси абсцисс и не более 5 МПа (0,51 кгс/мм2) касатель­ного напряжения на 1 мм оси ординат.
4.4.6.1. Для определения Т т от начала координат О откладывают по оси абсцисс отрезок ОЕ, соответствующий остаточно­му сдвигу у —0,3%. Начальная криволи­нейная часть диаграммы исключается. Из
точки Е проводят прямую, параллельную прямой ОЛ,до пересечения с кривой (точка М). Ордината точки М пересечения прямой с кривой диаграммы является значением на­грузки 7\, соответствующей пределу текучести.
4.4.7. Предел текучести при кручении tqi3 в МПа (кгс/мм2)
вычисляют по формуле
т°,з-гТр .
4.4.8. Пример определения предела текучести приведен в спра­вочном приложении 4.
4.5. Определение условного предела прочнос­ти при кручении
4.5.1. Устанавливают и закрепляют образец в захватах испы­тательной машины и нагружают до разрушения, фиксируя разру­шающую нагрузку Тк. Одновременно регистрируют максимальный угол закручивания фтах на расчетной длине образца, который ис­пользуется при подсчете Утах (СМ. П. 4.7).
4.5.2. Условный предел прочности при кручении (тпч ) в МПа (кгс/мм2) вычисляют по формуле
ТПч
4.6. Определение истинного предела прочнос­ти при кручении
4.6.1. Устанавливают и закрепляют образец в захватах испы­тательной машины и нагружают до появления пластических де­формаций.
4.6.2. Ступенчато догружают образец до разрушения, фиксируя нагрузки Ті и соответствующие им углы закручивания ф/ на рас-
четной длине образца в процессе монотонного деформирования об­разца с заданной скоростью.
4.6.3. Вычисляют относительные углы закручивания () в рад/мм по формуле

тангенсу угла между касательной к кривой в этой точке и осью абсцисс (с учетом масштаба). Размерность указанной величины кгс-мм рад/мм '
4.6.5. Истинный предел прочности при кручении (тк) в МПа (кгс/мм2) вычисляют по формуле

где Тк — крутящий момент при разрушении образца, кгс-мм;
б'к — относительный угол закручивания пр