Образцы металла после испытаний на растяжение и ударный изгиб

Физико-механические испытания

Физико-механические испытания в лаборатории технопарка ЗЭМ определяют фактические прочностные и пластические характеристики металлов и сварных соединений: предел текучести, предел прочности, относительное удлинение, ударную вязкость и твёрдость. Образцы испытывают по ГОСТ на поверенном оборудовании, результат — протокол испытаний с заключением о соответствии материала ГОСТ или ТУ.

Разрывные машины 50–1000 кН, копры с криокамерой до −70 °C
Протокол испытаний с первичными данными и заключением
Свидетельство об аттестации, работа по ГОСТ ISO/IEC 17025-2019

Для чего проводят физико-механические испытания

Испытания дают количественные данные о механических свойствах материала: как он поведёт себя под рабочей нагрузкой, при морозе или пиковом напряжении. Это разрушающий контроль: образец доводят до разрушения или пластической деформации и фиксируют, при каком усилии это произошло.

Входной контроль — проверка, соответствует ли закупленный металлопрокат сертификату качества завода-изготовителя.
Сертификация продукции — подтверждение свойств материала изделия для декларации или сертификата соответствия.
Сварные соединения — испытания образцов при аттестации технологии сварки и проверке квалификации сварщиков.
Причины поломки — исследование разрушенных валов, шестерён и сварных швов: усталость металла, брак литья или превышение нагрузки.
Разработка — подбор режимов термообработки и материала с заданными свойствами для нового изделия.

Виды физико-механических испытаний металлов

Шлифованный образец стали на столе твердомера, видны отпечатки индентора — Твёрдость измеряют по отпечатку индентора на подготовленной поверхности образца

Статические испытания: растяжение, сжатие, изгиб

Нагрузка на образец растёт плавно. Испытание на растяжение — основной метод определения механических свойств: по диаграмме растяжения находят предел текучести, временное сопротивление (предел прочности), относительное удлинение и относительное сужение. На тех же универсальных разрывных машинах испытывают на сжатие и статический изгиб. Подробнее о методах — на странице механических статических испытаний.

Динамические испытания на ударный изгиб

Маятниковый копёр одним ударом разрушает образец с U- или V-образным надрезом и измеряет затраченную энергию — ударную вязкость KCU или KCV. Образцы охлаждают в криокамере до −70 °C: так находят порог хладноломкости, то есть температуру, ниже которой металл разрушается хрупко. Для металла конструкций, работающих на Крайнем Севере, это обязательная проверка. Испытания падающим грузом и на усталость — на странице механических динамических испытаний.

Измерение твёрдости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу

В поверхность металла вдавливают индентор — стальной шарик, алмазный конус или пирамиду — и по отпечатку определяют твёрдость HB, HRC или HV. Из методов разрушающего контроля этот самый щадящий: остаётся небольшой отпечаток, и измерение можно провести прямо на детали в отведённой зоне.

Технологические испытания труб и проволоки

Пробы повторяют обработку давлением, которую материал пройдёт на производстве: сплющивание, раздачу и бортование труб, перегиб и навивку проволоки. Результат показывает, выдержит ли металл пластическую деформацию без трещин.

ГОСТ на физико-механические испытания металлов

Форму и размеры образцов, скорость нагружения и формулы расчёта задают стандарты. Испытания проводят по ГОСТ, ГОСТ ISO или по техническим условиям на продукцию.

Стандарт	Метод испытания	Что определяют
ГОСТ 1497-84, ГОСТ ISO 6892-1-2020	растяжение	предел текучести, предел прочности, относительное удлинение и сужение
ГОСТ 9454-78	ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температуре	ударная вязкость KCU, KCV
ГОСТ ISO 6506-1-2014	измерение твёрдости по Бринеллю	твёрдость HB
ГОСТ ISO 6508-1-2016	измерение твёрдости по Роквеллу	твёрдость HRC, HRB
ГОСТ 6996-66	испытания сварных соединений	прочность шва при растяжении, загибе, сплющивании

Оборудование для физико-механических испытаний

Испытательное оборудование	Назначение
Универсальные разрывные машины	электромеханические и гидравлические, усилие от 50 до 1000 кН, цифровые экстензометры; растяжение, сжатие, изгиб
Маятниковые копры	определение ударной вязкости; криокамеры охлаждают образцы до −70 °C
Стационарные твердомеры	измерение твёрдости по Бринеллю, Роквеллу и Виккерсу
Токарные и фрезерные станки	изготовление образцов по ГОСТ из заготовки или детали заказчика

Испытания готовых изделий на вибрацию, удары и транспортную тряску — на странице механических испытаний, на тепло, холод и влажность — климатических испытаний.

Порядок проведения физико-механических испытаний

Инженер лаборатории измеряет образец штангенциркулем — Перед испытанием размеры каждого образца измеряют и записывают в протокол

1

Приёмка образцов

Материал поступает в лабораторию, его сверяют с актом отбора проб и маркируют.
2

Пробоподготовка

Из заготовки вытачивают стандартные образцы, наносят U- или V-образный надрез для ударного изгиба, размеры замеряют микрометром с точностью до сотых долей миллиметра.
3

Испытание

Образец ставят в захваты разрывной машины или на опоры копра, нагрузку прикладывают по стандарту, датчики записывают параметры непрерывно.
4

Обработка данных

Строят диаграмму растяжения, рассчитывают характеристики, осматривают излом: вязкий он или хрупкий.
5

Протокол

В протокол вносят условия испытаний, оборудование, первичные данные, расчётные характеристики и заключение о соответствии ГОСТ или ТУ.

Документы для заказа испытаний

Заявка с целью испытаний
Акт отбора проб
Сертификат качества на материал, если есть
Чертёж или конструкторская документация, если испытывают готовую деталь
Перечень ГОСТ или ТУ, по которым нужна проверка

Если не ясно, какие испытания нужны, опишите задачу — специалист лаборатории подберёт методы и стандарты.

Оплата испытаний

Оплата и документы

Работаем с юридическими лицами: договор и счёт с технопарком — исполнителем работ, без посредников

Вопросы о физико-механических испытаниях

Чем физико-механические испытания отличаются от механических испытаний изделий

Физико-механические испытания определяют свойства материала на образцах: прочность, пластичность, ударную вязкость, твёрдость. Механические испытания изделий проверяют, выдержит ли готовый прибор или узел вибрацию, удары и транспортирование.

Можно ли испытать металл при отрицательной температуре

Да. Ударный изгиб по ГОСТ 9454-78 проводят на копрах с криокамерой, которая охлаждает образцы до −70 °C.

Нужно ли готовить образцы самим

Нет. Образцы по ГОСТ изготавливают на токарных и фрезерных станках технопарка из заготовки, проката или детали заказчика.

Что получает заказчик по итогам испытаний

Протокол испытаний: условия проведения, тип оборудования, первичные данные измерений, рассчитанные характеристики и заключение о соответствии материала требованиям ГОСТ или ТУ.