Curba caracteristică

Imaginea grafică a dependenţei dintre mărimile relative s şi e este specifică fiecărei clase de materiale, fiind numită curbă caracteristică a materialului (în acest caz – la tracţiune). Ea oferă multe informaţii privind proprietăţile materialului respectiv, aşa cum se va arăta mai jos.

Fig. 3.2. Aspectul tipic al curbei caracte-ristice la tracţiune pentru oţelurile moi.

În cazul unui material din categoria oţelurilor moi (fig. 3.2), pe curba caracteristică se pot deosebi mai multe zone, cărora le corespund o serie de mărimi importante.

Punctul O corespunde situaţiei iniţiale, în care în epruvetă nu există tensiuni (s=0) şi nici deformaţii (e=0).

În prima porţiune a curbei, cele două mărimi cresc simultan, dar viteza de creştere a lui (s) este mai mare (graficul este mai apropiat de axa tensiunilor). În plus, dependenţa dintre cele două mărimi este liniară până în punctul A, care corespunde limitei de proporţionalitate a materialului (s_p).

Ordonata punctului B, până la care materialul se comportă perfect elastic, adică după descărcare (îndepărtarea forţei) epruveta îşi recapătă lungimea iniţială L₀, se numeşte limită de elasticitate (s_e).

Începând din punctul C curba capătă tendinţa de a continua pe o direcţie aproximativ paralelă cu axa absciselor, deoarece se produce creşterea deformaţiei fără ca forţa să crească în mod sensibil (se spune că materialul “curge”). Această zonă marchează intrarea în zona deformării plastice a materialului, iar tensiunea corespunzătoare punctului C se numeşte limită de curgere (s_c).

Urmează o porţiune crescătoare a curbei, fără proporţionalitate între cele două mărimi, care se termină în punctul de maxim D, considerat a fi limita de rupere (s_r) sau rezistenţa la (rupere prin) tracţiune a materialului testat. Dacă se opreşte încercarea într-un punct oarecare P Î (C’D) şi se urmăreşte evoluţia epruvetei pe parcursul scăderii forţei către zero, se constată că descreşterea celor două mărimi nu se face nici pe drumul urmat la încărcare şi nici pe direcţia normală la axa absciselor (PP’), ci după o linie (PO’), aproximativ paralelă cu zona elastică (OB) a curbei.

Aceasta arată că deformaţiile înregistrate pe epruvetă nu sunt în totalitate reversibile, pentru că din deformaţia specifică (e_t), existentă în starea de încărcare din punctul P, dispare cantitatea (e_e), numită deformaţie elastică, dar epruveta rămâne cu deformaţia (e_p) – deformaţie plastică (permanentă), adică are o lungime mai mare cu (e_p×L₀) decât lungimea iniţială.

Dacă această epruvetă se montează din nou în maşina pentru încercări şi se reia solicitarea ei, se observă o evoluţie s(e) mergând, cu aproximaţie, după segmentul (O’P), ceea ce indică o zonă cu deformare proporţională (elastică) a materialului, zonă de lungime mai mare decât porţiunea iniţială (OA). Acest fenomen, marcând o modificare favorabilă a calităţilor materialului, se numeşte ecruisare şi este specific metalelor cu proprietăţi mecanice moderate. Este recomandabil ca piesele făcute din astfel de materiale să fie supuse unei solicitări iniţiale (pre-încărcare) înainte de a le fi aplicate încărcările propriu-zise pe care trebuie să le preia.

Revenind la încercarea la tracţiune a oţelurilor “moi”, când se ajunge cu încărcarea epruvetei în apropierea punctului D, adică la valoarea maximă a forţei (F_max), se constată că într-o anumită porţiune a epruvetei secţiunea ei transversală se micşorează (“gâtuire”), fenomen care se accentuează apoi până când se produce ruperea. În acest timp forţa aplicată se micşorează, conducând la un traseu descendent (DF) al curbei caracteristice.

Este remarcabil că momentul apariţiei gâtuirii înseamnă pierderea caracterului omogen al solicitării, datorită creşterii valorilor locale ale tensiunilor şi deformaţiilor specifice în zona respectivă a epruvetei.