Относительное сужение

,

где F₀  начальная площадь поперечного сечения образца;

F_к  конечная площадь поперечного сужения образца в шейке после

разрыва.

Твердость материала  сопротивление проникновению в его поверхность стандартного тела  наконечника (индентора), например шарика, конуса и т.п., недеформирующегося при вдавливании.

Твердость измеряют методами Бринеля, Роквелла, Виккерса и др.

Твердость по Бринелю определяют статическим вдавливанием в испытуемую поверхность под нагрузкой Р стального закаленного шарика диаметром D (рис. 10, а). Число твердости НВ определяют отношением нагрузки Р к сферической поверхности отпечатка  лунки (шарового сегмента) F диаметром d т.е.

По методу Роквелла (рис. 10, б) в испытуемую поверхность вдавливают индентор  алмазный конус с углом при вершине 120 или стальной шарик малого диаметра. Число твердости HR обратно пропорционально глубине внедрения индентора.

В зависимости от шкалы прибора введены следующие обозначения чисел твердости: HRA, HRB и HRC. Шкалы С и А используют при измерении твердых, очень твердых (твердость > 450 НВ) и тонких материалов. Шкала В предназначена для испытания мягких материалов.

Метод Виккерса (рис. 10, в) позволяет измерять твердость как мягких, так и очень твердых материалов. Этим методом можно измерять твердость очень тонких изделий, а также твердость поверхностных слоев, например, при обезуглероживании, поверхностном наклепе, цементации и т.д.

Твердость по Виккерсу определяют путем статического вдавливания в испытуемую поверхность алмазной четырехгранной пирамиды с углом  = 136 между противоположными гранями (рис. 10, в). Число твердости

,

где d  величина диагонали отпечатка;

Р = 50…1000 Н (5…100 кгс).

Вязкость является одним из основных механических свойств. Она выражает способность материала поглощать работу внешних сил за счет пластической деформации. Для оценки вязкости материалов и установления их склонности к переходу из вязкого в хрупкое состояние наиболее часто проводят ударные испытания на маятниковом копре надрезанных образцов по схеме (рис. 11). Характеристикой вязкости является ударная вязкость.

Ударная вязкость КС представляет собой работу (необходимую для разрушения), отнесенную к рабочей площади поперечного сечения образца.

Дж/м².

где А  работа, затраченная на разрушение образца;

F₀  площадь поперечного сечения образца в месте надреза.

В зависимости от формы надреза ударную вязкость обозначают коэффициентом КС с соответствующей последующей буквой (KCV, KCU, KCT).

Усталость. Детали машин могут подвергаться воздействию повторно-переменных (циклических) напряжений. В пределах цикла напряжения могут принимать наибольшее и наименьшее значения. Циклы характеризуются коэффициентом асимметрии , если , то цикл симметричный и .

П остепенное накопление повреждений в металле, возникающее при действии циклических нагрузок, приводит к образованию трещин и разрушению. Это явление называется усталостью. Свойство же металлов противостоять усталости называется выносливостью.

По результатам специальных испытаний строят кривые усталости (рис. 12, б). Пределу выносливости (_1  при симметричном или _R  несимметричном циклах) соответствует напряжение _max, не вызывающее разрушения образцов при бесконечно большом числе циклов нагружений N. Введены базы испытаний: для стали 1  не менее 1010⁶ циклов и цветных сплавов 2  не менее 10010⁶ циклов.