Результаты механических испытаний образцов, вырезанных из специально отлитой пробы, характеризуют качество металла или сплава, идущего на отливки. Однако в большинстве случаев эти пробы не дают представления о свойствах металла и сплава в самих отливках. Неоднородность металла и внутренние пороки в нем зависят от толщины стенки, которая по данным анализа отливок 150 наименований колеблется в пределах 1,5—30 мм; чаще встречаются стенки толщиной 2, 3, 5, 10 мм. Длина отливок, как правило, 100—500 мм. Результаты механических испытаний опытных плавок и данные, полученные на заводах, были статистически обработаны по каждой толщине отливки. В качестве примера представлены результаты статистической обработки данных о механических свойствах стали 50Л, полученных на 200 литых образцах круглого сечения (диаметром 5 мм) для испытаний на растяжение и квадратного сечения 10X10 мм с надрезом для испытаний на ударную вязкость. На рисунке видно, что у 0,2 % образцов с литыми поверхностями, подвергнутых испытанию, временное сопротивление менее установленного ГОСТом на литую сталь (ств = 580 МПа), а у 1,7 % образцов предел пропорциональности ниже требуемого. Ударная вязкость менее 0,25 МДж/м2 получилась у 4,8 % образцов. Наибольшее число образцов с показателями, меньшими установленных стандартом, имеет относительное удлинение 7,9 % и сужение 16 %.
Как видно, с уменьшением толщины стенки механические свойства стали понижаются; причем при заполнении полости формы сверху они несколько ниже, чем при заполнении снизу. Понижение механических свойств литой стали с уменьшением толщины стенок можно объяснить тем, что сравнительно тонкие стенки затвердевают очень быстро, причем окислы и газы, замешанные в жидкую сталь при заливке, не успевают выходить из нее. Кроме того, при быстром затвердевании в тонких стенках может образоваться пористость усадочного происхождения, так как затруднены условия фильтрации жидкой фазы.
При испытании образца на растяжение разрыв происходит в том месте, где находится наибольший дефект. Прочностные и пластические свойства стали в этих местах снижаются, вследствие повышения содержания окислов и эмульгированных газов, которые образуются в большом количестве при заливке формы сверху.
Исследования показали, что принятая трефовидная и клиновидная конструкции пробы и взятые из стандарта значения механических свойств литой углеродистой стали не могут характеризовать действительные механические свойства отливок, изготовляемых по выплавляемым моделям. Их нельзя также принимать и для расчетов при конструировании отливок, так как толщина стенок в отливках чаще всего составляет 2—5 мм, в то время как толщина пробы по ГОСТу принята 13—18 мм.
Только для элементов отливок, где обеспечено направленное затвердевание и достаточное питание затвердевающей части, можно принять данные ГОСТа. Свойства следует определять по круглым и прямоугольным заготовкам-пробам, а не по клиновидной и трефовидной пробам. Для более тонких частей отливки при отсутствии направленного затвердевания в направлении С значения механических свойств по сравнению со значениями, рекомендуемыми ГОСТом, уменьшаются на 10—20 %.