ГОСТ 25.503-80

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

РАСЧЕТЫ И ИСПЫТАНИЯ НА ПРОЧНОСТЬ. МЕТОДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ МЕТАЛЛОВ

ГОСТ 25.503-80

Издание официальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ Москва

УДК 669.01:620.173:006.354    Группа    В09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов

МЕТОД ИСПЫТАНИЯ НА СЖАТИЕ

Strength calculation and testing. Methods of mechanical testing of metals. Methods of compression tests

ГОСТ

25.503—80

Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 5 сентября 1980 г. № 4577 срок введения установлен

с 01.07.81

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на черные и цветные металлы и сплавы и устанавливает методы статических испытаний на сжатие при температуре 2011о °С для определения характеристик механических свойств при сжатии.

Стандарт не устанавливает методы испытаний на сжатие в условиях повышенной и пониженной температуры, вакуума, химически активных сред и лучевого воздействия.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Термины, определения и обозначения, применяемые в стандарте, указаны в обязательном приложении 1.

1.2.    По результатам испытаний образцов на сжатие определяют следующие механические характеристики:

модуль упругости; предел пропорциональности; предел упругости; физический предел текучести; условный предел текучести; предел прочности.

1.3.    Стандарт устанавливает методику испытания образцов на сжатие для построения кривой упрочнения и оценки ее параметров.

Издание официальное

★

Перепечатка воспрещена

Переиздание. Ноябрь 1987 г.

© Издательство стандартов, 1988

С. 10 ГОСТ 25.503-80

проводят прямую ON и параллельно ей касательную CD к кривой. Точка касания определяет нагрузку F*_n , соответствующую пределу пропорциональности, который вычисляют по формуле

Для определения предела пропорциональности при сжатии по диаграмме F^c=f(Ah), записанной на самопишущем приборе (см. п, 3.2), образец нагружают непрерывно до напряжения, превышающего ожидаемое значение предела пропорциональности (о^_ц )^ож. Диаграмму F° = f(Ah) записывают в масштабе по оси абсолютной деформации Ah не менее 200 : 1 и по оси нагрузок не более Ао• 10 МПа (Ло-кгс/мм²) на 1 мм. По диаграмме, используя (2) и проведя описанные выше построения, определяют предел пропорциональности при сжатии а„_ц .

5.8.6. Предел упругости при сжатии о^с005 определяют на образцах II типа. Порядок испытаний по показаниям преобразователя силы и тензометра приведен ниже.

Образец нагружают до напряжения ао=0,10 (Ooos)⁰*- (Напряжение (Оо₀₅ )^ож соответствует ожидаемому значению предела упругости при сжатии).

При напряжении с₀ на образец устанавливают тензометр и нагружают ступенчато-возрастающим напряжением (до 0,70— 0,80) (оц_П5 )^ож. При этом перепад между соседними ступенями напряжения составляет Да= (0,10—0,15) (о£₀;,)^ож- Далее с напряжения (0,70—0,80) (<т₀^с05)^ож образец нагружают ступенями напряжения Да=0,05 (оо₀₅ )^ож. Испытания прекращают, когда остаточное укорочение образца превысит заданную величину допуска.

С. 2 ГОСТ 25.503-80

1.4. Механические характеристики, кривая упрочнения и ее параметры, определяемые в настоящем стандарте, могут быть использованы в следующих случаях:

выбор металлов, сплавов и обоснование конструктивных решений;

статистический приемочный контроль, нормирование механических характеристик и оценка качества металла;

разработка технологических процессов и проектирование изделий;

расчеты на прочность деталей машин.

2. ФОРМА И РАЗМЕРЫ ОБРАЗЦОВ

2.1.    Для испытания на сжатие используют цилиндрические образцы четырех типов: с гладкими торцами I—III типов (черт. 1) и торцевыми выточками IV типа (черт. 2).

2.2.    Тип и размеры образца выбирают по табл. 1.

Таблица \

ГОСТ 25.503-80 С. 3

ь(ь₀)

й

Черт. 1

2.3.    Общие правила отбора проб, заготовок и образцов — по ГОСТ 7564-73.

2.4.    Образцы обрабатывают на металлорежущих станках. Глубина резания при последнем проходе не должна превышать 0,3 мм.

2.5.    Термическая обработка металла должна производиться до финишных операций изготовления образцов.

2.6.    Предельное отклонение по твердости после термической обработки не должно превышать НВ+10 или ±1 HRC₃.

2.7.    Погрешность измерения диаметра образца до испытания должна быть не более:

0,01 мм — для диаметра до 10 мм;

0,05 мм — для диаметра свыше 10 мм.

Измерение диаметра образцов до испытания проводят в двух

взаимно перпендикулярных сечениях. Результаты измерений усредняют, вычисляют площадь поперечного сечения образца, округляя, как указано в табл. 2.

Таблица 2

2.8. Погрешность измерения высоты образца до испытания должна быть не более:

0,1 мм — для образцов I и II типов;

0,002 мм — для образцов III типа, если испытания данного типа образца проводятся при деформациях ег^0,002 и не более 0,05 мм для ег>0,002;

0,05 мм — для образцов IV типа.

3. ТРЕБОВАНИЯ К ОБОРУДОВАНИЮ И АППАРАТУРЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИИ

3.1.    В качестве испытательных машин применяют машины всех систем, отвечающие требованиям настоящего стандарта и ГОСТ 7855—84, ГОСТ 8905-82.

3.2.    При проведении испытаний на сжатие испытательная машина должна быть оснащена:

преобразователем силы и тензометром или преобразователями силы и перемещений с самопишущим прибором — при определении механических характеристик Е^с, а'_ц, Оц ₀₅.При этом установка тензометра проводится на образце, а самопишущий прибор предназначен для записи диаграммы F^c = /(Д/г);

преобразователями силы и перемещений с самопишущим прибором — при определении механических характеристик о*,    ₂,

и построении кривой упрочнения на образцах III типа. При этом преобразователь перемещений устанавливают на активном захвате испытательной машины. Допускается измерять абсолютную деформацию образца (ДА) измерительными приборами и инструментом;

преобразователем силы и измерительными приборами и инструментом — при построении кривой упрочнения на образцах IV типа.

3.2.1. Погрешность измерения преобразователем силы сжимающей нагрузки F⁰ не должна превышать ±1% значения измеряв-

ГОСТ 25.503-80 С. 5

мой величины, начиная с 0,2 наибольшего значения каждого диапазона измерения.

3.2.2.    Класс точности тензометров—1 по ГОСТ 18956-73.

3.2.3.    Суммарная погрешность измерения и регистрации преобразователями силы и перемещений с самопишущим прибором сжимающей нагрузки F^c и абсолютной деформации Д/г не должна превышать ±2% измеряемой величины.

3.2.4.    Самопишущий прибор должен обеспечивать запись диаграммы F° = f{&h) со следующими параметрами:

высотой ординаты диаграммы, соответствующей наибольшему предельному значению диапазона измерения нагрузок, не менее 250 мм;

масштабами записи по оси абсолютной деформации от 50 : 1 до 500 : 1.

3.2.5.    Цена деления шкал измерительных приборов и инструмента при значении конечной высоты образца /г_к не должна превышать:

0,002 мм — при е^0,2%;

0,05 мм — при е>0,2%;

0,002 мм — при ег^0,002;

0,05 мм — при 8!>0,002.

3.2.6.    Погрешность измерения конечного диаметра образца d_K должна быть не более:

0,01 мм — для диаметра до 10 мм;

0,05 мм — для диаметра свыше 10 мм.

4. ПЛАНИРОВАНИЕ ИСПЫТАНИЙ

4.1. Число образцов для оценки механических характеристик

4.1.1.    Для ограниченного объема испытаний и оценки только среднего значения механической характеристики, число образцов должно быть не менее трех.

4.1.2.    Для оценки параметров функции распределения механической характеристики число образцов определяют по ГОСТ 27.502—83, исходя из нормального закона распределения следующим образом:

задают величину относительной погрешности б среднего значения механической характеристики с доверительной вероятностью р. Уровни доверительной вероятности принимают равными 0,90 или 0,95;

задают ожидаемую величину коэффициента вариации V и определяют отношение 8/V по табл. 1 справочного приложения 3;

по отношению 8/V и выбранной доверительной вероятности определяют число образцов.

2—1371

С. 6 ГОСТ 25.503-80

В случае, когда по результатам испытаний получен коэффициент вариации меньший или равный заданному, то испытания прекращают. Если коэффициент вариации больше заданного, то точность недостаточна и необходимо провести дополнительные испытания.

На черт. 3, 4 приведены графики выбора числа образцов для наиболее распространенных значений б, V и р.

Черт. 3    Черт.    4

4.2. Число образцов для построения кривой упрочнения.

4.2.1.    Для построения кривой упрочнения на образцах III, IV типов с последующей обработкой результатов испытаний методами корреляционного анализа число образцов выбирают в зависимости от предполагаемого вида кривой упрочнения и ее участков (см. справочное приложение 4). Для участка 1 кривой упрочнения (см. черт. 1а, справочное приложение 4) испытывают не менее 6 образцов, для участка 2—не менее 8 образцов, для участка 3 — в зависимости от величины деформации, соответствующей данному участку (не менее одного образца на ег = 0,10). Для кривых упрочнения, приведенных на черт. 2—4 справочного приложения 4, число образцов должно быть не менее 20.

4.2.2.    Для построения кривой упрочнения на образцах III типа с последующим регрессионным анализом результатов испытаний число образцов должно быть не менее трех при ограниченном объеме испытаний, его выбирают по ГОСТ 27.502-83, исходя из нормального закона распределения. ⁵

5. ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИИ

5.1.    Испытание образцов на сжатие проводят в приспособлении (см. рекомендуемое приложение 5).

5.2.    Выбор материала для деформирующих плит приспособле-

ГОСТ 25.503-80 С. 7

ни я проводят из условия отсутствия на них пластических отпечатков образцов после испытания. Твердость деформирующих плит должна превышать твердость упрочненных во время испытания образцов не менее чем на 5 HRC₃.

5.3. При испытании образцов на сжатие рекомендуется контролировать соблюдение одноосного сжатия. Отсутствие бочко-образования и вогнутости проверяют по неравенству

где Л₀; Л_к; Л₀; А_к — см. обязательное приложение 1. Если неравенство не выполняется, то считают, что на испытываемом металле механическая характеристика не может быть определена или необходимо изменить условия проведения эксперимента (выбрать новые размеры образца, изменить марку смазочного материала).

5.4.    При испытании образцов I, II типов торцы образцов обезжиривают. Смазывание торцов образцов смазочным материалом недопустимо.

5.5.    При испытании образцов III типа допускается применение смазочного материала, а при испытании образцов IV типа применение смазки является обязательным.

5.5.1.    При испытании образцов III типа в качестве смазочного материала применяют машинное масло с графитом, смазочно-охлаждающую жидкость марки В-32К и Укринол ⁵/s.

5.5.2.    При испытании образцов IV типа в качестве смазочного материала применяют стеарин, парафин или воск. На образцы смазочный материал наносят в жидком состоянии. Толщина смазочного материала должна соответствовать высоте буртиков.

5.5.3.    Допускается применение других смазывающих материалов, обеспечивающих уменьшение контактного трения между образцом и деформирующей плитой. Смазочный материал должен периодически проверяться на соответствие требованиям стандартов или технических условий на него.

5.6.    При испытании образцов на сжатие до предела текучести скорость относительной деформации выбирают от 0,00025 до 0,0025 с"¹, за пределом текучести — не более 0,001 с~^х. Скорость относительной деформации рекомендуется определять с учетом, упругой податливости системы «испытательная машина—образец» (см. ГОСТ 1497-84 и СТ СЭВ 471—77). Если выбранная скорость относительной деформации в области текучести не может быть достигнута непосредственно регулированием испытательной машины, то ее устанавливают от 3 до 30 МПа/с (0,3 до

2*

С. 8 ГОСТ 25.503-80

3 кгс/мм²-с) регулированием скорости нагружения до начала области текучести образца.

5.7.    В процессе испытаний контролируют стабильность задаваемых нагрузок, скорость деформации, скорость нагружения и скорость перемещения деформирующей плиты.

5.8.    Определение механических характеристик

5.8.1.    Для определения механических характеристик испытывают серию одинаковых образцов (см. разд. 4).

5.8.2.    Результаты испытаний серии образцов усредняют или подвергают статистической обработке (см. разд. 6).

5.8.3.    Результаты испытаний каждого образца записывают в протокол испытаний (рекомендуемое приложение 6), а результаты испытаний партии образцов — в сводный протокол испытаний (рекомендуемое приложение 7).

5.8.4.    Модуль упругости при сжатии определяют на образцах I типа.

Порядок проведения испытаний образца и методика построения диаграммы испытаний по показаниям преобразователя силы и тензометра состоит в следующем:

нагружают образец до напряжения <То=0,10 (<т„_ц )^ож. Напряжение (<т£_ц )^ож соответствует ожидаемому значению предела пропорциональности.

При напряжении а₀ на образец устанавливают тензометры и нагружают ступенчато-возрастающим напряжением до (0,70—0,80)Х(°,щ )^ож- При этом перепад между соседними ступенями напряжения составляет Ла=0,10 (<т£_ц)^ож.

По результатам испытаний строят диаграмму F^c == /(АЛ) (черт. 5). При построении диаграммы испытаний масштаб записи

Черт. 5

ГОСТ 25.503-80 С. 9

по оси абсолютной деформации Ah должен быть не менее 200 : I и по оси нагрузок не более Л₀-Ю МПа (Л₀-кгс/мм²) на 1 мм. Модуль упругости при сжатии определяют по формуле

А/* Л

ДЛср-Ло ’

(1)

где ЛF^c — ступень нагрузки, Н (кгс);

Айер — средняя абсолютная деформация (укорочение) образца при нагружении на A£^с, мм.

Для определения модуля упругости при сжатии по диаграмме К^с=/(Д/г), записанной на самопишущем приборе (см. п. 3.2) образец нагружают непрерывно до а=(0,7—0,8) - (ог^_ц )^ож. Напряжение (сг£_ц )^ож соответствует ожидаемому значению предела пропорциональности.

Диаграмму F^c = f(A/i) записывают в масштабе по оси абсолютной деформации Ah не менее 200 : 1 и по оси нагрузок не более Л_о-10 МПа (Ло-кгс/мм²) на 1 мм. По диаграмме, используя формулу (1), определяем модуль упругости при сжатии £^с.

5.8.5. Предел пропорциональности при сжатии определяют на образцах II типа. Порядок испытаний образца и методика построения диаграммы по показаниям преобразователя силы и тензометра приведены ниже.

Образец нагружают до напряжения сго^ОЛО (а,^ )^ож (напряжение (сг£_ц)^ож соответствует ожидаемому значению предела пропорциональности) .

При напряжении о₀ на образец устанавливают тензометр и нагружают ступенчато-возрастающим напряжением до (0,70—0,8)Х Х(^апц )^ож- При ^этом перепад между соседними ступенями напряжения составляет Аа= (0,10—0,15) (а„_ц)^ож. Далее образец нагружают ступенями напряжения Да=0,02 (о^)^0Ж. Когда значение абсолютной деформации образца Ah на ступени напряжения Дс=0,02 (<т£_ц )^ож превысит среднее значение абсолютной деформации Ah (при той же ступени напряжения) на начальном линейном упругом участке в 2—3 раза, испытания прекращают.

По результатам испытаний строят диаграмму и определяют предел пропорциональности при сжатии (черт. 6). Масштаб по оси абсолютной деформации должен быть не менее 200: 1 и по оси нагрузок не более Л₀*Ю МПа (Л₀-кгс/мм²) на 1 мм. При построении диаграммы проводят прямую ОМ, совпадающую с начальным прямолинейным участком. Через точку О проводят ось ординат OF^c, а затем прямую АВ на произвольном уровне, параллельную оси абсцисс. На этой прямой откладывают отрезок KN_y равный половине отрезка АК. Через точку N и начало координат