Что относится к механическим свойствам металлов: Механические свойства металлов и сплавов

Содержание

Механические свойства металлов и сплавов

Широкий сортамент металлопроката, различные марки стали, современные способы производства, новые технологии покрытия и обработки послужили тому, что металлопрокат стал основным материалом для сложных металлоемких конструкций, элементов механизмов, метизов и т.д.

Конструкции из стали эксплуатируются в различных климатических зонах, в агрессивных условиях и подлежат различным нагрузкам. Иногда, ошибочно, качества металла или сплава оценивают исключительно по таким показателям, как твердость, прочность и относительное удлинение.

На самом же деле такой информации совершенно недостаточно для выбора материала максимально соответствующего определенным задачам.

Кроме этих показателей механических свойств, мы рассмотрим самые значимые и выясним, что именно они определяют
Для начала уточним, что механические характеристики определяют работоспособность металла в определенных условиях.

Показатели механических свойств глупо недооценивать, так как обычно они служат определяющими факторами, которые говорят о возможности использование металлов в требуемых условиях работы.

Показатели механических свойств

Основными показателями механических свойств являются значения:

  • Прочности.
  • Твердости.
  • Упругость.
  • Вязкость.
  • Относительное удлинение.
  • Усталость.
  • Выносливость.
  • Износостойкость.

Умение металлов не разрушаться при влиянии наружных сил, описывется значением прочности. Учитывая направления сил дифференцируют прочность на растяжение, сжатие, изгиб.

Твердость характеризует сопротивление металла прохождению в него иного тела. Под влиянием внешних сил металл может менять свои формы и размеры, иными словами -деформироваться.

Упругая деформация пропадает вследствии окончания воздействия силы, а пластическая (остаточная) остаются в металле.

Такое качество, как упругость определяет возможность металла упруго деформироваться, а пластичность- пластично деформироваться.

Такие свойства присущи металлу, подвергающемуся воздействию постепенно приложенных или медленно воздействующих сил, характеризуют статические свойства. Но металл может подвергаться воздействию быстро возрастающих, мгновенно приложенных, ударных сил, т.е. динамических нагрузок.

Вязкость— умение металла остаточно деформироваться под ударными нагрузками, не разрушаясь.

Хрупкость наоборот характеризует свойство металла разрушаться под этими нагрузками, без значимых остаточных деформаций.

В производстве деталей машин и механизмов сталь должна обладать определенной прочностью и упругостью и вместе с тем пластичностью и вязкостью, а для изготовления инструментов- твердостью и вязкостью.

Эти свойства проверяются механическими испытаниями:

  • испытание на растяжение,
  • удар на твердость.

Усталостью называется состояние металла после многократного воздействия нагрузок, менявших свою величину и направление. Сопротивление усталости определяет показатель выносливости.

В различных марках сталей предел выносливости равен примерно половине предела прочности. В цветных металлах он значительно ниже.

Износостойкость характеризует сопротивление металла износу, т.е. уменьшению размеров при трении. Это свойство имеет большое значение для деталей, работающих н износ.

 Ниже приведены основные значения механических свойств рядовых стлей

Опубликовано: 03.02.2017

Механические свойства металлов — ГП Стальмаш

Справочная информация

К механическим свойствам металлов и сплавов относятся:
1. ПРОЧНОСТЬ
Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки.
2. ТВЕРДОСТЬ
Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела. Если ударить молотком по кернеру, поставленному на стальную пластинку, образуется небольшая лунка. Если то же самое сделать с пластинкой из меди, лунка будет больше. Это свидетельствует о том, что сталь тверже меди.

3. УПРУГОСТЬ
Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов. Попробуйте одновременно растянуть и отпустить пружины из стальной и медной проволоки. Вы увидите, что первая вновь сожмется, а вторая останется в том же положении. Значит, сталь более упругий материал, чем медь.
4. ПЛАСТИЧНОСТЬ
Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.

5. ВЯЗКОСТЬ
Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Например, если наносить удары по чугунной плите, она разрушится. Чугун — хрупкий металл. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке (детали вагонов, автомобилей и т. п.).


Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы.

 

 

www.ооостальмаш.рф

Основные свойства металлов — Металлы


Основные свойства металлов

Категория:

Металлы



Основные свойства металлов

Свойства металлов делятся на физические, химические, механические и технологические.

К физическим свойствам относятся: цвет, удельный вес, плавкость, электропроводность, магнитные свойства, теплопроводность, теплоемкость, расширяемость при нагревании.

К химическим — окнсляемость, растворимость и коррозионная стойкость.

К механическим — прочность, твердость, упругость, вязкость, пластичность.

К технологическим — прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием.

Дадим краткие определения механическим свойствам.

Прочностью металла называется его способность сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.

Твердостью называется способность тела противостоять проникновению в него другого, более твердого тела.

Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызвавших изменение формы (деформацию).

Вязкостью называется способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) внешним силам. Вязкость — свойство обратное хрупкости.

Пластичностью называется свойство металла деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия сил. Пластичность—свойство обратное упругости.

Современными методами испытания металлов являются механические испытания, химический анализ, спектральный анализ, металлографический и рентгенографический анализы, технологические пробы, дефектоскопия. Эти испытания дают возможность получить представление о природе металлов, их строении, составе и свойствах, а также определить доброкачественность готовых изделий.

Механические испытания имеют важнейшее значение в промышленности.

Детали машин, механизмов и сооружений работают под нагрузками. Нагрузки на детали бывают различных видов: одни детали нагружены постоянно действующей в одном направлении силой, другие подвержены ударам, у третьих силы более или менее часто изменяются по своей величине и направлению. Некоторые детали машин подвергаются нагрузкам при повышенных температурах, при действии коррозии и т. п.; такие детали работают ,3 сложных условиях.

В соответствии с этим разработаны различные методы испытаний металлов, с помощью которых определяют механические свойства.

Наиболее распространенными испытаниями являются статическое растяжение, динамические испытания и испытания на твердость.

Статическими называются такие испытания, при которых испытуемый металл подвергают воздействию постоянной силы или силы, возрастающей весьма медленно.

Динамическими называют такие испытания, при которых испытуемый металл подвергают воздействию удара или силы, возрастающей весьма быстро,

Кроме того, в ряде случаев, производятся испытания на усталость, ползучесть и износ, которые дают более полное представление о свойствах металлов.

Механические свойства. Первое требование, предъявляемое ко всякому изделию,—это достаточная прочность.

Металлы обладают более высокой прочностью по сравнению с другими материалами, поэтому нагруженные детали машин, механизмов и сооружений обычно изготовляются из металлов.

Многие изделия, кроме общей прочности, должны обладать еще особыми свойствами, характерными для работы данного изделия.

Например, режущие инструменты должны обладать высокой твердостью. Для изготовления режущих и других инструментов применяются инструментальные стали и сплавы.

Для изготовления рессор и пружин применяются специальные стали и сплавы, обладающие высокой упругостью.

Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке.

Пластичность металлов дает возможность производить их обработку давлением (ковать, прокатывать).

Физические свойства. В авиа-, авто- и вагоностроении вес деталей часто является важнейшей характеристикой, поэтому сплавы алюминия и магния являются здесь особенно полезными. Удельная прочность (отношение предела прочности к удельному весу) для некоторых, например алюминиевых сплавов выше, чем для мягкой стали.

Плавкость используется для получения отливок путем заливки расплавленного металла в формы. Легкоплавкие металлы (например, свинец) применяются в качестве закалочной среды для стали. Некоторые сложные сплавы имеют столь низкую температуру плавления, что расплавляются в горячей воде.

Такие сплавы применяются для отливки типографских матриц, в приборах, служащих для предохранения от пожаров, и т. п.

Металлы с высокой электропроводностью используются в электромашиностроении, для устройства линий электропередачи, а сплавы с высоким электросопротивлением— для ламп накаливания электронагревательных приборов.

Магнитные свойства металлов играют первостепенную роль в электромашиностроении (динамомашины, электродвигатели, трансформаторы), в электроприборостроении (телефонные и телеграфные аппараты) и т. д.

Теплопроводность металлов дает возможность производить их равномерный нагрев для обработки давлением, термической обработки; она обеспечивает также возможность пайки металлов, их сварки и т. п.

Некоторые сплавы металлов имеют коэффициент линейного расширения близкий к нулю; такие сплавы применяются для изготовления точных приборов, радиоламп и пр. Расширение металлов должно приниматься во внимание при постройке длинных сооружений, например мостов. Нужно также учитывать, что две детали, изготовленные из металлов с различным коэффициентом расширения и скрепленные между собой, при нагревании могут дать изгиб и даже разрушение.

Химические свойства. Коррозионная стойкость особенно важна для изделий, работающих в сильно окисленных средах (колосниковые решетки, детали машин химической промышленности). Для достижения высокой коррозионной стойкости производят специальные нержавеющие, кислотостойкие и жаропрочные стали, а также применяют защитные покрытия для изделий.

Технологические свойства. Технологические свойства имеют весьма важное значение при производстве тех или иных технологических операций.

Все материалы обладают рядом свойств, которые различаются как физические, механические, химические и технологические.

К физическим свойствам металлов относят удельный вес, температуру плавления, цвет,.электропроводность, теплопроводность, теплоемкость, расширяемость при нагревании, магнитные свойства и некоторые другие. В зависимости от условий работы или эксплуатации деталей некоторые из этих свойств приобретают решающее значение и служат основанием для выбора материала при изготовлении и использовании детали. Например, удельный вес и прочность — важные качества для материала в самолетостроении, где нужны легкие и прочные детали. Температура плавления имеет большое значение для деталей, работающих при высоких температурах, например нити накаливания в электрических лампах, футеровка плавильных печей и т. п. Поэтому детали самолета изготовляют из сплавов алюминия и магния, а для изготовления нитей накаливания употребляется вольфрам и т. д.

Из химических свойств металлов главным образом важна коррозионная стойкость, а также окисляемость и растворимость.

Очень важную роль в определении пригодности металла как материала для деталей машин и механизмов играют его механические свойства.

Механические свойства: прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость и хрупкость.

Прочность — способность материала сопротивляться воздействию сил, не разрушаясь и не изменяя допустимой формы.

Примером прочного материала служит сталь. Стальные изделия с трудом разрушаются и изменяют форму. В противоположность стали ртуть не обладает прочностью. При обычной температуре она находится в жидком состоянии и не сохраняет формы.

Твердость — способность материала противостоять проникновению в него другого, более твердого тела. Самым твердым из известных нам веществ является алмаз. Высокой твердостью обладают различные сорта стали и так называемые твердые сплавы. Твердость — главнейшее свойство материалов, из которых изготовляют режущие инструменты.

Упругость — способность тела восстанавливать свою первоначальную форму после прекращения действия сил, вызвавших это изменение. Примером упругого тела может служить стальная пружина, которая после прекращения сил воздействия восстанавливает свою прежнюю форму.

Пластичность — способность материала изменять свою форму под воздействием сил не разрушаясь и не восстанавливать прежней формы после прекращения действия сил. Примером пластичного металла может служить свинец. Это качество по своей сущности противоположно упругости.

Вязкость — способность материала выдерживать механические воздействия (удары) не разрушаясь. Очень вязка, например, малоуглеродистая сталь, употребляемая для неответственных деталей.

Хрупкость — качество, противоположное вязкости, способность тела легко разрушаться при механических воздействиях (ударах). Примером хрупкого металла является чугун.

Технологические свойства металлов и сплавов представляют собой сочетание различных механических и физических свойств, проявляющихся в процессах изготовления деталей машин.

К технологическим свойствам металла относятся возможность обработки резанием, литьем, прокаткой, ковкой, волочением, способность свариваться и подвергаться термообработке.

Для определения свойств металлов и сплавов пользуются:
а) механическими испытаниями, которыми устанавливают их прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость и хрупкость;
б) физическими измерениями удельного веса, температуры плавления, тепла и электропроводности;
в) химическим анализом, который определяет качественный и количественный состав сплава;
г) металлографическим- анализом, позволяющим получить данные о структуре и свойствах металла с помощью микроскопа и рентгеновского аппарата;
д) технологическими пробами, дающими возможность определить пригодность металла для данного вида обработки.


Реклама:

Читать далее:
Испытания на растяжение

Статьи по теме:

Что относится к механическим свойствам металлов


Механические свойства металлов и сплавов

К основным механическим свойствам металлов относятся прочность, вязкость, пластичность, твердость, выносливость, ползучесть, износостойкость. Они являются главными характеристиками металла или сплава.

Рассмотрим некоторые термины, применяемые при характеристике механических свойств. Изменения размеров и формы, происходящие в твердом теле под действием внешних сил, называются деформациями, а процесс, их вызывающий,— деформированием. Деформации, исчезающие при разгрузке, называются упругими, а не исчезающие после снятия нагрузки — остаточными или пластическими.

Напряжением  называется величина внутренних сил, возникающих в твердом теле под влиянием внешних сил.

Под прочностью материала понимают его способность сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. О прочности судят по характеристикам механических свойств, которые получают при механических испытаниях. К статическим испытаниям на прочность относятся растяжение, сжатие, изгиб, кручение, вдавливание. К динамическим относятся испытания на ударную вязкость, выносливость и износостойкость. Эластичностью называется способность материалов упруго деформироваться, а пластичностью — способность пластически деформироваться без разрушения.

Вязкость — это свойство материала, которое определяет его способность к поглощению механической энергии при постепенном увеличении пластической деформации вплоть до разрушения материала. Материалы должны быть одновременно прочными и пластичными.

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него других тел.

Выносливость — это способность материала выдерживать, не разрушаясь, большое число повторно-переменных нагрузок.

Износостойкость — это способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения.

Ползучесть — это способность материала медленно и непрерывно пластически деформироваться (ползти) при постоянном напряжении (особенно при высоких температурах).

Поведение некоторых металлов (например, отожженной стали) при испытании на растяжение показано на рис. 3. При увеличении нагрузки в металле сначала развиваются процессы упругой деформации, удлинение образца при этом незначительно. Затем наблюдается пластическое течение металла без повышения напряжения, этот период называется текучестью. Напряжение, при котором продолжается деформация образца без заметного увеличения нагрузки, называют пределом текучести. При дальнейшем повышении нагрузки происходит развитие в металле процессов наклепа (упрочнения под нагрузкой). Наибольшее напряжение, предшествующее разрушению образца, называют пределом прочности при растяжении.

Рис. 3. Диаграмма деформации при испытании металлов на растяжение.

Напряженное состояние — это состояние тела, находящегося под действием уравновешенных сил, при установившемся упругом равновесии всех его частиц. Остаточные напряжения — это напряжения, остающиеся в теле, после прекращения действия внешних сил, или возникающие при быстром нагревании и охлаждении, если линейное расширение или усадка слоев металла и частей тела происходит неравномерно.

Внутренние напряжения образуются при быстром охлаждении или нагревании в температурных зонах перехода от пластического к упругому состоянию металла. Эти температуры для стали соответствую 400—600°. Если образующиеся внутренние напряжения превышают предел прочности, то в деталях образуются трещины, если они превышают предел упругости, то происходит коробление детали.

Предел прочности при растяжении в кг/мм2 определяется на разрывной машине как отношение нагрузки Р в кГ, необходимой для разрушения стандартного образца (рис. 4, а), к площади поперечного сечения образца в мм2.

    

Рис. 4. Методы испытания прочности материалов: а — на растяжение; б — на изгиб; в — на ударную вязкость; г — на твёрдость

Предел прочности при изгибе в кГ/мм2 определяется разрушением образца, который устанавливаете» на двух опорах (рис. 4, б), нагруженного по середине сосредоточенной нагрузкой Р.

Для установления пластичности материала определяют относительное удлинение δ при растяжении или прогиб ƒ при изгибе.

Относительное удлиненней δ в % определяется на образцах, испытуемых на растяжение. На образец наносят деления (рис. 4, а) и измеряют между ними расстояние до испытания (l0) и после разрушения (l) и определяют удлинение

δ = l-lo / lo · 100%

Прогиб при изгибе в мм определяется при помощи прогибомера машины, указывающего прогиб ƒ, образующийся на образце в момент его разрушения (рис. 4, б).

Ударная вязкость в кГм/см2 определяется на образцах (рис. 4, в), подвергаемых на копре разрушению ударом отведенного в сторону маятника. Для этого работу деформации в кГм делят на площадь поперечного сечения образца в см 2.

Твердость по Бринелю (НВ) определяют на зачищенной поверхности образца, в которую

Механические и технологические свойства металлов

Твердость: Твердость — это свойство металлов, которое позволяет им сопротивляться вдавливанию или надрезам. Менее закаленный металл легко обрабатывается. Напротив, когда твердость металла увеличивается, обрабатываемость металла уменьшается. Когда металл затвердевает слишком сильно, он становится хрупким, что, в свою очередь, может сделать металл необрабатываемым. Повышение содержания углерода в стали может привести к увеличению ее твердости и, следовательно, сделать ее хрупкой и менее поддающейся обработке.Характер термической обработки металлов после литья с помощью процесса литья в песчаные формы, литья по выплавляемым моделям или других процессов определяет твердость металлов.

Еще одним важным свойством керамики является хрупкость. Некоторые виды керамики хрупкие, поэтому их невозможно обрабатывать. Небольшое вдавливание на этих материалах может привести к растрескиванию и поломке.

Размер и форма металла: Это еще один важный фактор, определяющий, насколько легко или сложно обрабатывать металлы.Как вы думаете, какие металлы толщиной от 50 до 400 мм можно легко обрабатывать на станке? Тот, который имеет размер 50 мм, может быть легко обработан, чем другой, потому что его толщина меньше, чем у другого.

Металлические формы, с другой стороны, влияют на легкость или сложность резки на станке. Металл полой формы легче обрабатывать, чем толстый металлический блок квадратной формы.

Тип используемого станка: Обрабатываемость зависит от типа станка, используемого в процессе резки.Время, затрачиваемое на резку металла, работающего со скоростью 20 об / сек, не может быть таким же, когда тот же металл обрабатывается станком со скоростью 50 об / с. То, что с частотой вращения 50 об / с будет иметь большую обрабатываемость, чем с оборотом 20 об / с. Причина в том, что отрезной диск первого покрывает металл на большее расстояние, чем второй.

Кроме того, твердость станка также определяет, насколько обрабатываемым может быть материал. Ясно известно, что обработка на станках, сделанных из алмаза, не может быть такой же, когда тот же материал обрабатывается станками с низкой прочностью.Алмаз, являющийся самым твердым из известных материалов, может легко обрабатывать многие материалы благодаря своей прочности.

Охлаждающие жидкости / смазки: Охлаждающие жидкости и смазочные материалы играют важную роль во время обработки материала. Поскольку смазочные материалы применяются при механической обработке, обрабатываемость металлов повышается. Это потому, что смазочные материалы снижают силы трения, действующие между машиной и обрабатываемым материалом.

Кроме того, СОЖ играют свою роль в снижении температуры обрабатывающего инструмента и обрабатываемого материала. Это снижает количество операций горячего отрыва, которые могут возникнуть из-за чрезмерного нагрева. Примерами охлаждающих жидкостей, которые можно использовать при механической обработке, являются жидкий водород, жидкий азот и жидкий гелий.

Коэффициент трения: С точки зрения физики, следует отметить, что коэффициент трения µ прямо пропорционален силе трения F из формулы µ = F / R . В формуле R — нормальная реакция между поверхностью заготовки и поверхностью режущего станка.

Согласно формуле, когда коэффициент трения покоя увеличивается, сила трения между двумя контактирующими поверхностями также увеличивается. Таким образом, более высокий коэффициент трения, который является результатом высокой силы трения, увеличивает обрабатываемость металлов. В этом контексте сила трения — это сила, необходимая для преодоления трения между двумя контактирующими поверхностями во время операции обработки. Обратите внимание, что µ не может быть равным единице, то есть 100%.

Свариваемость

Это свойство металла, которое указывает на легкость, с которой два одинаковых или разнородных металла соединяются плавлением (с приложением давления или без него) и с использованием или без использования присадочных металлов.Между свариваемыми металлами должно иметь место капиллярное действие.

Перед сваркой свариваемые части очищаются от загрязнений. Примеси могут быть в виде жира, масла или даже оксидов. Жир на свариваемом участке можно удалить с помощью обезжиривающих средств. Примеси оксидов можно удалить флюсованием. Если примеси не удалить, свариваемость металла будет нарушена до и после сварки.

При сварке, включающей использование присадочных металлов, для достижения оптимальной свариваемости используемый присадочный металл должен соответствовать основным металлам, которые необходимо сваривать.Для соединения некоторых основных металлов существуют подходящие присадочные металлы. Например, медь может использоваться в качестве присадочного металла при выполнении стальных соединений.

Фактор, влияющий на свариваемость

Есть уникальные факторы, которые влияют на свариваемость соединений. Эти факторы включают:

  • Состав металла;
  • Тепловые свойства;
  • Сварка техническая;
  • Флюсирование; и
  • Правильная обработка до и после сварки

Состав металла: Элементы, входящие в состав металла, влияют на его свариваемость.Материалы с более высоким содержанием серы и фосфора имеют более низкую свариваемость. Если взять, например, серый чугун, то его свариваемость низкая из-за высокого содержания в нем серы и фосфора. Опять же, когда интерес вызывает чугун с шаровидным графитом, его свариваемость выше, чем у серого чугуна, потому что он содержит меньшую долю серы и фосфора.

Тепловые свойства: Слово «тепловая» может использоваться вместо тепловой энергии. Скорость, с которой любой металл проводит тепло, влияет на свариваемость этого металла.Любой металл с хорошей теплопроводностью также хорошо сваривается.

Техника сварки: Специальные знания в области сварки также определяют свариваемость любого соединения. Есть явная разница между сваркой, выполняемой сварщиком, имеющим хороший опыт в области сварки в течение многих лет, и «маленьким мальчиком», который только учится сварке. Когда эксперт сваривает соединение, его свариваемость выглядит лучше и лучше, чем когда это делает простой ученик. Таким образом, свариваемость любого соединения зависит от применяемых навыков сварки, а также от техники, используемой в процессе сварки.

Флюс и присадочный металл: Флюсование проводится на металлах во время сварки для удаления примесей; особенно оксидные примеси. Материал, который будет флюсоваться, определяет вид флюса, который будет использоваться на нем. Когда флюсование выполняется на деталях, чтобы сплавиться вместе, может легко возникнуть капиллярное действие на металл.

Правильная обработка до и после сварки: Это важный фактор, определяющий свариваемость любого металла. Обработка поверхностей перед сваркой может определить, насколько свариваемым может быть соединение.Частями обработки может быть правильная сборка двух свариваемых металлов, а также сглаживание двух точек для обеспечения хорошего соединения между ними. Опять же, некоторые виды обработки свариваемой части могут продлить срок ее службы.

Отливка

Что такое литье? Литейность — это свойство металла, которое указывает на легкость изготовления отливок с меньшими затратами, меньшими дефектами и меньшими затратами времени. При изготовлении отливки необходимо стремиться к тому, чтобы отливка была без дефектов.Это одна из причин, по которой отливки после производства подвергаются контролю. Бездефектная отливка не может легко выйти из строя в результате коррозии или напряжения.

  • Пластичность: Это способность металла вытягиваться в тонкий лист или проволоку. Это может быть достигнуто путем увеличения давления на металл и последующего вытягивания под действием большой силы или приложения силы путем вытягивания. Литые или изготовленные металлы обычно проявляют свойства направленности, особенно в отношении пластичности, и обычно литой металл менее пластичен, чем металл в кованом или отожженном состоянии («Механические свойства металлов» Дональда Маклина).
.

Механические свойства металлов

Механические свойства металлов определяют диапазон полезности металла и устанавливают ожидаемую службу. Механические свойства также используются для определения и идентификации металлов. Наиболее распространенными рассматриваемыми свойствами являются прочность, твердость, пластичность и ударопрочность.

Механические свойства металлов определяют диапазон использования. металла и установить сервис, которого можно ожидать.Механический свойства также используются для определения и идентификации металлов. Большинство рассматриваются общие свойства: прочность, твердость, пластичность и ударная вязкость. сопротивление.
Прочность
Сила металла — это его способность выдерживать воздействие внешних сил без поломки. Предел прочности на разрыв, также называемый пределом прочности, это максимальная прочность металла при испытании на растяжение. В испытание на растяжение — это метод определения поведения металла под фактическая растягивающая нагрузка.Этот тест обеспечивает предел упругости, удлинение, предел текучести, предел текучести, предел прочности и уменьшение площади. Испытания на растяжение обычно проводятся в стандартизированных при комнатной температуре, но также можно производить при повышенных температурах.

Многие машины для испытания на растяжение оборудованы для построения кривой, которая показывает нагрузка или напряжение, а также напряжение или движение, возникающие во время теста операция. В процессе тестирования нагрузка увеличивается постепенно и образец будет растягиваться или удлиняться пропорционально растягивающей нагрузке.

Образец будет удлиняться прямо пропорционально нагрузке во время упругий участок кривой до точки А. В этой точке образец продолжит удлинение, но без увеличения нагрузки. Это известен как предел текучести стали и является концом эластичного часть. В любой точке до точки A, если нагрузка устранена, Образец вернется к своему первоначальному размеру.

Урожайность происходит от точки А до точки Б, и это область пластическая деформация.Если бы нагрузка была устранена в точке B, образец не вернется к своему первоначальному размеру, а вместо этого взять перманентный набор. После точки B нагрузку необходимо увеличить до далее растяните образец.

Нагрузка увеличится до точки C, которая является пределом прочности материал. В точке C образец сломается, и нагрузка больше не будет нес. Предел прочности материала на разрыв достигается за счет деление предельной нагрузки на площадь поперечного сечения исходного образец.Это обеспечивает предел прочности на разрыв в Ньютонах на квадратный миллиметр (мегапаскали, МПа) или фунтов на квадратный дюйм.

Предел текучести или предел текучести получают путем деления нагрузки на текучесть или в точке А по исходной площади. Это дает цифру в фунтах на квадратный дюйм или МПа. Чрезвычайно пластичные металлы не имеют предела текучести. Они растягиваются или прогибаются при малых нагрузках. Для этих металлов предел текучести равен определяется изменением удлинения.Две десятых процента относительное удлинение произвольно устанавливается как предел текучести. Предел текучести это предел, на котором рассчитываются конструкции.

Пластичность
Пластичность металла — это свойство, которое позволяет ему растягиваться. или иным образом изменили форму без разрушения и сохранили измененные форма после снятия нагрузки.

Пластичность металла можно определить с помощью испытания на растяжение. Это выполняется путем определения процента удлинения.Маркировки делаются двумя дюймы друг от друга в точке, где произойдет перелом. Увеличение измерительная длина, относящаяся к исходной длине, умноженная на 100, является удлинения. Это делается путем нанесения меток кернером на расстоянии двух дюймов друг от друга. на уменьшенном участке тестового купона, тестируя купон, плотно удерживая две части вместе и повторно измеряя расстояние между отметки кернером. Исходные два дюйма вычитаются из измеренная длина, а разница делится на два и умножается на 100, чтобы получить процент удлинения.

Уменьшение площади
Уменьшение площади является еще одним показателем пластичности и достигается за счет испытание на растяжение путем измерения исходной площади поперечного сечения образец и соотнесение его с площадью поперечного сечения после разрушения.

Для круглого образца измеряется диаметр и поперечное сечение. рассчитывается площадь. После того, как испытательный стержень сломан, измеряется диаметр. в самой маленькой точке. Снова рассчитывается площадь поперечного сечения. Разница в площади делится на исходную площадь и умножается. на 100, чтобы получить процентное уменьшение площади.Эта цифра меньшее значение, чем удлинение, но обычно сообщается, когда приведены механические свойства металла.

Образец для испытания на растяжение также обеспечивает другое свойство металла. известен как его модуль упругости, также называемый модулем Юнга. Этот — отношение напряжения к упругой деформации. Это относится к наклон кривой к пределу текучести. Модуль упругости равен важен для дизайнеров и включен во многие формулы дизайна.

Твердость
Твердость металла определяется как сопротивление металла местное проникновение более твердого вещества. Твердость металлов измеряется путем вдавливания шарика из закаленной стали или алмаза в поверхность образец под определенным весом в машине для определения твердости.

Бринелля — один из самых популярных типов машин для измерения твердость. Он обеспечивает число твердости по Бринеллю (BHN), которое находится в килограммов на квадратный миллиметр в зависимости от нагрузки, приложенной к закаленной мяч в килограммах и делится на площадь отпечатка, оставленного мяч в квадратных миллиметрах.

Есть несколько других систем измерения твердости. Популярная машина — это твердомер по Роквеллу, в котором используется алмаз, в поверхность образца. Для обеспечения разномасштабные. Для более мягких материалов используются меньшие нагрузки. Другая метод с помощью машины твердости Виккерса, которая считывает непосредственно, как алмаз вдавливается в поверхность металла. Другой способ — это Склероскоп Берега, в котором используется небольшой падающий груз, который подпрыгивает от поверхности металла, обеспечивающего меру твердости.

Ударопрочность
Стойкость металла к ударам оценивается по ударной вязкости. Металл может обладать удовлетворительной пластичностью при статических нагрузках, но может выходят из строя при динамических нагрузках или ударах.

Ударную вязкость чаще всего определяют с помощью теста Шарпи. Иногда бывает измеряется тестом Изоде. Оба типа тестов используют один и тот же тип маятниковая испытательная машина. Образец для испытаний по Шарпи представляет собой балку, поддерживаемую на обоих концах и содержит выемку в центре.Образец помещен по опорам и ударил маятником по стороне, противоположной выемке. Точность и расположение выемки имеют огромное значение. Там несколько типов образцов Шарпи; V-образный вырез — самый популярный.

Ударная вязкость металла определяется путем измерения энергии впитывается в перелом. Это равно весу маятника. умноженное на высоту, на которой маятник выпущен, и высоту до маятник качается после удара об образец.В стандартной Метрическая практика, ударопрочность измеряется двумя способами. Один, в Джоулях на основе поглощенной энергии и, во-вторых, в Джоулях на квадратный сантиметр площадь поверхности излома или площадь поперечного сечения под выемка. В англо-саксонских терминах ударная вязкость — это фунт-фут. поглощенной энергии.

.

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Механические свойства имеют первостепенное значение в более крупных промышленных применениях металлов, поэтому они требуют большого внимания при их изучении.

Прочность. — Прочность материала — это свойство сопротивления внешним нагрузкам или напряжениям без повреждения конструкции. Термин «предел прочности » относится к удельному напряжению (фунты на квадратный дюйм), развиваемому в материале в результате максимальной медленно прикладываемой нагрузки, которой материал может выдержать без разрушения при испытании на растяжение.Испытание на растяжение наиболее часто применяется к металлам, потому что оно говорит об их свойствах гораздо больше, чем любое другое отдельное испытание. В металлургии о разрушении часто говорят как об отказе, разрыве или разрушении; перелом металла — это название поверхности, на которой произошел разрыв.

Прочность металлов и сплавов зависит от двух факторов, а именно, прочности кристаллов, из которых они состоят, и прочности сцепления между этими кристаллами.Самое сильное известное вещество — это вольфрамовая проволока электрических ламп накаливания. Чистое железо непрочно, но когда сталь легирована углеродом для получения стали, она может быть прочнее любого из чистых металлов, кроме вольфрама.

Напряжение и деформация. — Напряжение — это сила внутри тела, которая сопротивляется деформации из-за приложенной извне нагрузки. Если эта нагрузка действует на поверхность единичной площади, это называется единичной силой, а сопротивление ей — единиц. Таким образом, количественно напряжение — это сила на единицу площади; на европейском континенте он выражается в килограммах на квадратный миллиметр, в Соединенных Штатах — фунтах на квадратный дюйм, а в Англии обычно используются длинные тонны на квадратный дюйм.

Когда внешняя сила действует на эластичный материал, материал деформируется, и деформация пропорциональна нагрузке. Это искажение или деформация составляет деформаций, единиц деформации, измеряемой в США и Англии в дюймах на дюйм, а в Европе — в сантиметрах на сантиметр. Единичная деформация — это отношение расстояний или длин.

Эластичность. — Любой материал, подверженный внешней нагрузке, деформирован или деформирован.Упруго напряженные материалы возвращаются к своим первоначальным размерам при снятии нагрузки, если она не слишком велика. Такое искажение или деформация пропорциональна величине нагрузки до определенной точки, но когда нагрузка слишком велика, материал постоянно деформируется, а при дальнейшем увеличении нагрузки до определенной точки материал разрушается. Свойство восстановления исходных размеров после снятия внешней нагрузки известно как эластичность .

Модуль упругости. — В пределах эластичности отношение напряжения к деформации известно как модуль упругости (т.е. мера упругости).

Модуль упругости выражает жесткость материала. Для стали и большинства металлов это постоянное свойство, на которое мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактический предел прочности металла. Их модули упругости показывают, что когда стержни из стали и алюминия одинакового размера подвергаются одинаковой нагрузке, возникающая в результате упругая деформация в алюминии будет почти в три раза больше, чем в стальном стержне.

Пропорциональный предел упругости. — Металлы обычно не эластичны во всем диапазоне нагрузок. Предел пропорциональности напряжения к деформации известен как предел пропорциональности . Предел упругости — это максимальное удельное напряжение, которое испытываемый образец будет выдерживать и все еще возвращаться к своим исходным размерам после снятия нагрузки. Предел пропорциональности и предел упругости в металлах очень близки друг к другу, настолько, что их часто путают, и теперь принято объединять их в один термин «Предел пропорциональной упругости». Это важное свойство, напряжение, которое нельзя превышать при проектировании.

Природа эластичности. — Эластичность металлического вещества является функцией сопротивления его атомов разделению, сжатию или вращению друг относительно друга и, таким образом, является фундаментальным свойством материала. Итак, эластичность демонстрируется как функция атомных сил. Это объясняет, почему модуль упругости прочной и хрупкой термообработанной легированной стали точно такой же, как у сравнительно слабой и вязкой отожженной стали.

Предел текучести. — Это точка на кривой «напряжение-деформация», в которой напряжение выравнивается или фактически уменьшается при продолжении деформации. Этот термин строго применим только к малоуглеродистым сталям, поскольку определяющая его характеристика не встречается в других металлах, легированных сталях или даже холоднодеформированных или нормализованных низкоуглеродистых сталях.

Максимальная сила. — Наибольшая нагрузка, которую выдерживает образец, деленная на первоначальную площадь поперечного сечения, называется пределом прочности на разрыв или пределом прочности детали.

Пластичность. — Пластичность — это способность металла постоянно деформироваться при растяжении без разрушения. В частности, этот термин обозначает емкость, которую нужно тянуть от проволоки большего диаметра к меньшему. Такая операция, очевидно, включает в себя как удлинение, так и уменьшение площади, и значения этих двух характеристик металла, определенные при испытании на растяжение, обычно принимаются в качестве меры пластичности металла.

Прочность. — Вязкость определяется как свойство поглощения значительной энергии до разрушения. Это мера общей способности материала поглощать энергию, включая энергию как упругой, так и пластической деформации при постепенно прикладываемой нагрузке. Одним из наиболее распространенных тестов на ударную вязкость является «испытание на удар», в котором измеряется энергия, поглощенная при разрушении образца при внезапном ударе.

Природа прочности. — Прочность металла определяется степенью скольжения, которая может происходить внутри кристаллов, не приводя к разрушению металла.Возможно, это результат попеременного проскальзывания и расклинивания каждой клиновидной кристаллографической плоскости, удерживаемой до приложения большего напряжения. Хрупкий металл или сплав либо не перестанет скользить после достижения упругой деформации, либо остановится только на короткое время перед разрушением. Очевидно, что последовательная остановка и проскальзывание вызовут деформацию; поэтому вязкие металлы и сплавы часто являются наиболее пластичными и пластичными.

Иногда кристаллы металла могут быть прочными, но границы кристаллов могут содержать примеси, так что наименьшая деформация кристаллической массы может вызвать растрескивание через хрупкий материал границ зерен.Это верно для стали, содержащей значительное количество фосфора, и для меди, содержащей висмут.

Ковкость. — Ковкость — это свойство металла, которое допускает остаточную деформацию при сжатии без разрушения. В частности, это означает способность раскатывать или забивать тонкие листы. Свойство пластичности похоже, но не то же самое, что и пластичность, и разные металлы не обладают этими двумя свойствами в одинаковой степени: хотя свинец и олово относительно высоки в порядке пластичности, им не хватает необходимой прочности на разрыв. быть втянутым в тонкую проволоку.Большинство металлов обладают повышенной ковкостью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при ярко-красном огне (1000 ° C).

Хрупкость. — Хрупкость подразумевает внезапный отказ. Это свойство ломаться без предупреждения, то есть без видимой остаточной деформации. Это противоположность ударной вязкости в том смысле, что хрупкое тело имеет небольшое сопротивление разрыву после достижения предела упругости. Хрупкость противоположна пластичности в том смысле, что она предполагает разрыв без значительной деформации.Часто твердые металлы являются хрупкими, но эти термины не следует путать или использовать как синонимы.

Усталостный отказ. — Если металл подвергается частым повторяющимся нагрузкам, он в конечном итоге разорвется и выйдет из строя.

Чередование стресса приведет к неудаче быстрее, чем повторение стресса. Под «чередованием напряжений» подразумевается попеременное растяжение и сжатие в любом волокне. Разрушение металлов и сплавов под действием повторяющихся или переменных напряжений, слишком малых, чтобы вызвать даже остаточную деформацию при статическом применении, называется усталостным разрушением .

Коррозионная усталость. — Если элемент подвергается также воздействию коррозионных агентов, таких как влажная атмосфера или масло, не очищенное от кислоты, нагрузка, необходимая для выхода из строя, намного ниже. Самые прочные стали не выдерживают усталости и коррозии при удельном напряжении волокна не более 24000 фунтов на квадратный дюйм, даже если их предел прочности может указывать на то, что они могут выдерживать гораздо более высокое напряжение. Интересно отметить, что удельное напряжение чрезвычайно прочной термически обработанной легированной стали, подверженной коррозионной усталости, будет не больше, чем у относительно слабой конструкционной стали.Очевидна важность защиты поверхностей усталостных элементов от коррозии с помощью цинкования, гальванизации и т. Д., Если и когда это возможно.

Твердость. — Качество твердости является сложным, и подробное исследование показало, что оно представляет собой комбинацию ряда физических и механических свойств. Его чаще определяют в терминах метода, используемого для его измерения, и обычно означает сопротивление вещества вдавливанию. Твердость также может быть определена с точки зрения устойчивости к царапинам и, таким образом, связана с износостойкостью.Термин твердость иногда используется для обозначения жесткости или состояния деформируемых изделий, поскольку твердость металла при вдавливании тесно связана с его пределом прочности при растяжении.

В инженерной практике сопротивление металла проникновению твердым инструментом для вдавливания обычно считается определяющим свойством твердости. Был разработан ряд стандартизированных испытательных машин и пенетраторов, наиболее распространенными из которых являются машины Бринелля, Роквелла и Виккерса.

При испытании Бринелля шарик из закаленной стали диаметром 10 мм вдавливается в поверхность испытуемого материала под нагрузкой 500 или 3000 кг и измеряется площадь вдавливания.Затем твердость по Бринеллю выражается как отношение приложенной нагрузки к площади слепка.

В тестах Rockwell используется ряд различных масштабов тестирования с использованием различных пенетраторов и нагрузок. Чаще всего используются шкалы «C», в которых используется алмазный конусный пенетратор при основной нагрузке 150 кг, и шкала «B», в которой используется закаленный стальной шар диаметром 1/16 дюйма при основной нагрузке 100 кг. кг. В этом испытании разница глубины проникновения между глубиной проникновения небольшой нагрузки в 10 кг и приложенной основной нагрузкой принимается в качестве меры твердости.

В испытании Виккерса используется квадратный индентор в форме ромбовидной пирамиды, который может быть нагружен от 1 до 120 кг. Как и в тесте Бринелля, твердость выражается через приложенную нагрузку, деленную на площадь поверхности пирамидального отпечатка.

Тест Бринелля обычно используется только для довольно толстых срезов, таких как прутки и поковки, в то время как тест Роквелла обычно используется как для толстых, так и для тонких срезов, таких как полосы и трубки. Поверхностный Роквелл можно использовать для деталей толщиной до 0.010 дюймов. Тестер Виккерса чаще всего используется как лабораторный прибор для очень точных измерений твердости, а не как инструмент производственного контроля.

Склероскоп Шора измеряет упругость, а не твердость, хотя они взаимосвязаны. Склероскоп измеряет отскок падающего молотка от испытательной поверхности, и число твердости выражается как высота отскока в терминах максимального отскока от полностью закаленной высокоуглеродистой стали.

Природа твердости и мягкости. — Сопротивление металла проникновению другим телом, очевидно, частично зависит от силы сопротивления его межатомных связей. На это указывает почти точная параллель порядка твердости металлов и их модулей упругости. Единственное известное исключение — это соотношение магния и алюминия. Магний поцарапает алюминий, хотя его модуль упругости и средняя прочность межатомных связей меньше.


Дата: 24.12.2015; просмотр: 1242


.

Механические свойства металлов Механические свойства относятся к поведению материала при приложении внешних сил

Стресс-деформационные отношения

Взаимоотношения напряжений и деформаций Испытания на растяжение Одним из основных ингредиентов в изучении механики деформируемых тел являются резистивные свойства материалов.Эти свойства относятся к напряжениям

Дополнительная информация
Решение для домашнего задания №1

Решение домашнего задания № 1 Глава 2: вопросы с несколькими вариантами ответа (2.5, 2.6, 2.8, 2.11) 2.5 Какие из следующих типов облигаций классифицируются как первичные облигации (более одной)? (а) ковалентная связь, (б) водород

Дополнительная информация
РЕЗЮМЕ ЛЕКЦИИ 30 сентября 2009 г.

РЕЗЮМЕ ЛЕКЦИИ 30 сентября 2009 г. Ключевые темы лекции Кристаллические структуры в связи с системами скольжения. Решенное напряжение сдвига с использованием стереографической проекции для определения плоскостей скольжения активной системы скольжения

Дополнительная информация
Концепции стресса и напряжения

ГЛАВА 6 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМ МЕТАЛЛОВ Понятия напряжения и деформации 6.4 Цилиндрический образец из титанового сплава, имеющий модуль упругости 107 ГПа (15,5 10 6 фунтов на квадратный дюйм) и исходный

Дополнительная информация
СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

1 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ 1.1 СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ Различные материалы обладают разными свойствами в разной степени и, следовательно, ведут себя по-разному в данных условиях. Эти объекты

Дополнительная информация
ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ

ПРАКТИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ НА РАСТЯЖЕНИЕ MTK 2B — Наука о материалах Ц эпо Мпуцое 215024596 Резюме Материалы обладают разными свойствами, от механических до химических.Особый интерес к

Дополнительная информация
Испытание стали на растяжение

C 265 Лаборатория № 2: Испытание стали на растяжение См. Типичный формат отчета на веб-сайте, включая: TITL PAG, ABSTRACT, TABL OF CONTNTS, LIST OF TABL, LIST OF FIGURS 1.0 — INTRODUCTION См. Общий формат лабораторного отчета

Дополнительная информация
Свойства материалов

ГЛАВА 1 Свойства материалов ВВЕДЕНИЕ Материалы являются движущей силой технологических революций и ключевыми ингредиентами производства.Материалы повсюду вокруг нас, и

Дополнительная информация
Лаборатория испытаний на растяжение

Лаборатория испытаний на растяжение Стефан Фавилла 0723668 ME 354 AC Дата представления лабораторного отчета: 11 февраля 2010 г. Дата лабораторных испытаний: 28 января 2010 г. 1 Краткое содержание Испытания на растяжение являются фундаментальными

Дополнительная информация
Lösungen Übung Verformung

Lösungen Übung Verformung 1.а) Что означает T G? (б) К каким материалам он применяется? (c) Как это влияет на ударную вязкость и на диаграмму напряжения-деформации? 2. Назовите четыре основных

Дополнительная информация
σ y (ε f, σ f) (ε f

Типичные кривые напряжение-деформация для мягкой стали и алюминиевого сплава по результатам испытаний на растяжение LL (1 + ε) A = — A uu 0 1 E l Излом мягкой стали u (ε f, f) (ε f, f) ε 0 ε 0,2 = 0,002 излом алюминиевого сплава

Дополнительная информация
КЕРАМИКА: Свойства 2

КЕРАМИКА: Свойства 2 (Анализ хрупкого разрушения) S.К. БЕЙН, 1 J.Y. Томпсон 2 1 Школа стоматологии Мичиганского университета, Анн-Арбор, Мичиган 48109-1078 [email protected] 2 Юго-восточный стоматологический колледж Нова

Дополнительная информация
Лекция 14. Глава 8-1.

Лекция 14 Усталость и ползучесть технических материалов (Глава 8) Глава 8-1 Усталость Усталость = разрушение под действием приложенного циклического напряжения. сжатие образца на верхнем подшипнике подшипника двигателя встречная гибкая муфта

Дополнительная информация
ПОДХОД STRAIN-LIFE (e -N)

ПОДХОД ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ДЕФОРМАЦИИ (e -N) ИСПЫТАНИЕ НА МОНОТОННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ НА ДЕФОРМАЦИОННО-ДЕФОРМАЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ И НАПРЯЖЕНИЕМ НА ОСНОВЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПОДХОД К

Дополнительная информация
Затвердевший бетон.Лекция № 14

Лекция по затвердевшему бетону № 14 Прочность бетона Прочность бетона обычно считается его самым ценным свойством, хотя во многих практических случаях и другие характеристики, такие как долговечность

Дополнительная информация
Met-2023: Концепции материаловедения I Примеры вопросов и ответов, (2009) (Met, PR, FC, MP, CNC, McE)

1 Met-223: Концепции материаловедения I Примеры вопросов и ответов, (29) (Met, PR, FC, MP, CNC, McE) Q-1.Определите следующее. (i) Точечные дефекты (ii) Вектор Бюргерса (iii) Система скольжения и скольжения (iv)

Дополнительная информация
15. МОДУЛЬ УПРУГОСТИ.

Глава 5 Модуль упругости 5. МОДУЛЬ УПРУГОСТИ Модуль упругости (= модуль Юнга) E — это свойство материала, которое описывает его жесткость и, следовательно, является одним из наиболее важных

Дополнительная информация
ME349 Проекты инженерного дизайна

ME349 Проекты инженерного проектирования Введение в выбор материалов Проблема выбора материалов Проектирование инженерного компонента включает три взаимосвязанные проблемы: (i) выбор материала, (ii)

Дополнительная информация
МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ

Т диция CHTR MCHNICS OF MTRIS Ferdinand.Пиво. Рассел Джонстон-младший. Джон Т. ДеВольф. Примечания к лекциям: Дж. Уолт Олер, Техасский технический университет. Осевое напряжение и деформация. — Содержание. Напряжение и деформация: осевое нагружение.

. Дополнительная информация
УСТАЛОСТЬ В ДИЗАЙНЕ

РАССМОТРЕНИЕ УСТАЛОСТИ В ЦЕЛЯХ И ОБЪЕМЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ В этом модуле мы обсудим аспекты проектирования, связанные с усталостным разрушением, важным видом отказа в технических компонентах.Усталостное разрушение

Дополнительная информация
Мартенсит в сталях

Материаловедение и металлургия http://www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2002/martensite.html Х. К. Д. Х. Бхадешия Мартенсит в сталях Название «мартенсит» происходит в честь немецкого ученого Мартенса. Было использовано

Дополнительная информация
Ускорение силы тяжести

Ускорение свободного падения 1 Объект Определить ускорение свободного падения различными методами.2 Весы для приборов, шарикоподшипник, зажимы, электрические таймеры, счетчик, бумажные полоски, точность

Дополнительная информация
КРИВЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ-ДЕФЕКТА

КРИВЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ-НАПРЯЖЕНИЯ Дэвид Ройланс Департамент материаловедения и инженерии Массачусетский технологический институт Кембридж, Массачусетс 02139 23 августа 2001 г. Введение Кривые напряжения-деформации очень сильно отличаются от

. Дополнительная информация
Североамериканский нержавеющий

Плоские изделия из нержавеющей стали для Северной Америки Лист нержавеющей стали T409 ВВЕДЕНИЕ NAS 409 — это стабилизированная ферритная нержавеющая сталь с содержанием 11% хрома.Он не так устойчив к коррозии или высокотемпературному окислению

Дополнительная информация
Ударные испытания КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ

КРАТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Испытания на удар. Наука в действии. Испытания на удары имеют огромное значение. Столкновение двух объектов часто может привести к повреждению одного или обоих. Повреждение может быть царапиной,

Дополнительная информация .

Свойства металлов

Свойства металлов подразделяются на механические, химические, физические, технологические и эксплуатационные

Механические свойства имеют свою классификацию, которая представлена ниже. В общем случае все свойства металлов можно изобразить в виде схемы

  1. Механические свойства металлов

Характеризуют механическое поведение металлов в определенных условиях. Подразделяются на статические, динамические и усталостные (циклические) свойства

1.1 Статические — определяемые в условиях медленного нагружения

1.1.1 Прочностные — способность сопротивляться пластической деформации (НВ, HRC, σв, σт)

1.1.2 Пластические — способность воспринимать деформацию (δ, ψ)

1.2 Усталостные — сопротивление материала знакопеременным нагрузкам (предел усталости σ-1)

1.3 Динамические — способность сопротивляться ударным нагрузкам (KCU, KCV, KCT)

Методы определения основных механических свойств металлов смотрим здесь

  1. Химические свойства

Характеризуют взаимодействие и/или сопротивление металла различным химически активными средам.

2.1 Антикоррозионные свойства

2.2 Окалиностойкость

  1. Физические свойства

3.1 Магнитные

3.2 Тепловые

3.3 Объемные

3.4 Электрические

  1. Технологические свойства металлов

Определяют возможность изготовления изделия тем или иным способом К технологическим свойствам относятся жидкотекучесть, деформируемость, свариваемость, закаливаемость, прокаливаемость, обрабатываемость резанием

  1. Эксплуатационные свойства

Обеспечивают долговечную работу в определенных условиях. К ним относятся износостойкость, теплостойкость, жаропрочность

 

Разбавитель универсальный — https://www.dcpt.ru

Свойства металлов и сплавов

Все свойства металлов и сплавов можно разделить на четыре группы:

Физические свойства. Физические свойства сплавов обуславливаются их составом и структурой. К ним относят:  

  • Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах.
  • Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. У стали, например, температура плавления гораздо более высокая, чем у олова.
  • Теплопроводность — способность тел проводить тепло при нагреве и охлаждении. Металлы имеют сравнительно высокую теплопроводность, чем она выше, тем равномернее распределяется температура по объему металла и тем быстрее он прогревается.
  • Электропроводность — свойство металла проводить электрический ток.
  • Магнитные свойства — способность металла намагничиваться (ферромагниты, парамагниты, диамагниты).

Химические свойства — это способность металла к взаимодействию с другими веществами: воздухом, водой, кислотами, щелочами и др. К химическим свойствам металлов и сплавов относят:

  • Стойкость против коррозии на воздухе называют способность противостоять разрушающему действию кислорода, находящемуся в воздухе.
  • Кислотостойкостью называют способность металлов и сплавов противостоять разрушающему действию кислот. Например, соляная кислота разрушает алюминий и цинк, а свинец не разрушает; серная кислота разрушает цинк и железо, но почти не действует на свинец, алюминий и медь.
  • Щелочестойкостью металлов и сплавов называют способность противостоять разрушающему действию щелочей. Щелочи особенно сильно разрушают алюминий, олово и свинец.
  • Жаростойкостью называют способность металлов и сплавов противостоять разрушению кислородом при нагреве. Для повышения жаростойкости вводят специальные примеси в металл, как, например, хром, вольфрам и т. д.

Технологические свойства — способность металла подвергаться различным методам горячей и холодной обработки. К технологическим свойствам металлов и сплавов относят:

  • Литейные свойства определяются жидкотекучестью, усадкой и склонностью к ликвации.
  1. Жидкотекучесть — способность металлов и сплавов заполнять полость литейной формы, точно воспроизводя ее конфигурацию.
  2. Усадкой называется сокращение объема и размеров металла отливки при затвердевании и последующем охлаждении.
  3. Ликвацией называется неоднородность химического состава твердого сплава по сечению слитка или заготовки.
  • Ковкость — способность металлов и сплавов подвергаться обработке давлением. Это свойство связано с их пластической деформацией, особенно при нагревании. С ковкостью связаны такие важнейшие виды обработки металлов давлением, как прокатка, прессование, ковка, штамповка и волочение. В нагретом состоянии ковкость металла обычно выше. Хорошую ковкость имеет сталь в нагретом состоянии, алюминиевые сплавы и латуни в холодном состоянии.
  • Свариваемость — способность металлов и сплавов образовывать бездефектное сварное соединение, отвечающее необходимым эксплуатационным требованиям. Хорошая свариваемость у углеродистых, низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Высокоуглеродистые и высоколегированные стали, некоторые цветные металлы и сплавы имеют худшую свариваемость. Чугун обладает плохой свариваемостью.
  • Обрабатываемость материалов режущим инструментом — способность материала поддаваться обработке режущими инструментами. Обрабатываемость металлов резанием отражает способность металлов ограничивать производительность их обработки, вызывать затруднения в обеспечении требуемой точности и качества обработанной поверхности, требовать для обработки специальных приспособлений.

Механические свойства характеризуют отношение металла или сплава к действию на них внешних сил. Эти свойства обычно являются решающими показателями, по которым судят о пригодности металла к различным условиям работы. К этим свойствам относятся:

  • Прочность — свойство металла сопротивляться деформации и разрушению при действии на него нагрузки.  Максимальная нагрузка, которую выдерживает металл в момент наступления разрушения, называется нагрузкой предела прочности, а напряжение, отвечающее этой максимальной нагрузке — пределом прочности.
  • Упругость — свойство металла восстанавливать свою форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Высокой упругостью должна обладать, например, рессоры и пружины, поэтому они изготовляются из специальных сплавов.
  • Пластичность — способность металла изменять форму и размеры под действием внешней нагрузки и сохранять новую форму и размеры после прекращения действия сил. Пластичность — свойство, обратное упругости. Чем больше пластичность, тем легче металл куется, штампуется, прокатывается.
  • Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела.
  • Вязкость — способность металла оказывать сопротивление быстро возрастающим (ударным) нагрузкам. Вязкость — свойство, обратное хрупкости. Вязкие металлы применяются в тех случаях, когда детали при работе подвергаются ударной нагрузке.
  • Усталость — процесс постепенного накопления повреждений в металле под длительным воздействием повторных или повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению.  Разрушение в результате усталости во многих случаях не сопровождается заметной макродеформацией образца или детали, поэтому такое разрушение чрезвычайно трудно предупредить.
  • Ползучесть — свойство металла медленно и непрерывно пластически деформироваться при постоянной нагрузке, особенно при высокой температуре.

Оставить заявку на токарные работы Вы можете любым удобным способом:

  • заполнить заявку на сайте
  • написать: [email protected]
  • позвонить: +7(812)426-11-72

Полный список статей

Внутреннее строение и свойства металлов и сплавов

К машиностроительным материалам относятся металлы и их сплавы, древесина, пластмассы, резина, картон, бумага, стекло и др. Наибольшее применение при изготовлении машин получили металлы и их сплавы.

Металлами называются вещества, обладающие высокой теплопроводностью и электрической проводимостью; ковкостью, блеском и другими характерными свойствами, которые легко и не очень поддаются металлообработке.

В технике все металлы и сплавы принято делить на черные и цветные. К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе. К цветным — все остальные металлы и сплавы. Для того чтобы правильно выбрать материал для изготовления деталей машин с учетом условий их эксплуатации, механических нагрузок и других факторов, влияющих на работоспособность и надежность машин, необходимо знать внутреннее строение, физико-химические, механические и технологические свойства металлов.

Металлы и их сплавы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Их атомы располагаются в пространстве в строго определенном порядке и образуют пространственную кристаллическую решетку. Наименьший комплекс атомов, который при многократном повторении в пространстве воспроизводит решетку, называется элементарной кристаллической  ячейкой. Форма элементарной кристаллической ячейки определяет совокупность свойств металлов: блеск, плавкость, теплопроводность, электропроводность, обрабатываемость и анизотропность (различие свойств в различных плоскостях кристаллической решетки) . Пространственные кристаллические решетки образуются при переходе металла из жидкого состояния в твердое. Этот процесс называется кристаллизацией.

Процесс кристализации. Кристаллизация состоит из двух стадий. В жидком состоянии металла его атомы находятся в непрерывном движении. При понижении температуры движение атомов замедляется, они сближаются и группируются в кристаллы. Образуются так называемые центры кристаллизации  (первая стадия). Затем идет рост кристаллов вокруг этих центров (вторая стадия). Вначале кристаллы растут свободно. При дальнейшем росте кристаллы отталкиваются, рост одних кристаллов мешает росту соседних, в результате чего образуются неправильной формы группы кристаллов, которые называют зернами. Размер зерен существенно влияет на эксплуатационные и технологические, свойства металлов. Крупнозернистый металл имеет низкую сопротивляемость удару, при его обработке резанием возникает трудность в получении малой шероховатости поверхности деталей. Размеры зерен зависят от природы самого металла и условий кристаллизации.

Методы изучения структуры металла. Исследование структур металлов и сплавов производится с помощью макро- и микроанализа, а также другими способами.
Методом макроанализа изучается макроструктура, т. е. строение металла, видимое невооруженным глазом или с помощью лупы. Макроструктуру определяют по изломам металла или по макрошлифам.
Макрошлиф представляет собой образец металла или сплава, одна из сторон которого отшлифована и протравлена кислотой или другим реактивом. Этим методом выявляются крупные дефекты: трещины, усадочные раковины, газовые пузыри, неравномерность распределения примесей в металле и т. д.
Микроанализ позволяет определить размеры и форму зерен, структурные составляющие, качество термической обработки, выявить микродефекты. Микроанализ проводится по микрошлифам с помощью микроскопа (современные металлографические микроскопы дают увеличение до 2000, а электронные — до 25 000). Микрошлиф— это образец металла, имеющий плоскую полированную поверхность, подвергнутую травлению слабым раствором кислоты или щелочи для выявления микроструктуры.

Свойства металлов. Свойства металлов обычно подразделяют на физико-химические, механические и технологические. Физико-химические и механические свойства твёрдых тел, в том числе и металлов, вам знакомы из курсов физики и химии. Остановимся на рассмотрении некоторых механических и технологических свойств, важных с точки зрения обработки металлов. Под механическими свойствами, как известно, понимают способность металла или сплава сопротивляться воздействию внешних сил.

К механическим свойствам относят прочность, вязкость, твердость и др.
Прочность характеризует свойство металла или сплава в определенных условиях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воздействия внешних сил.
Важным свойством металла является ударная вязкость — сопротивление материала разрушению при ударной нагрузке.
Под твердостью понимают свойство материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела.
 

К основным технологическим свойствам металлов и сплавов относятся следующие:
ковкость — свойство металла подвергаться ковке и другим видам обработки давлением;
жидкотекучесть — свойство расплавленного металла заполнять литейную форму во всех ее частях и давать плотные отливки точной конфигурации;
свариваемость — свойство металла давать прочные сварные соединения;
обрабатываемость резанием — свойство металлов подвергаться обработке режущими инструментами для придания деталям определенной формы, размеров и шероховатости поверхности.

Обзор механических свойств металлов

В металлургической промышленности механические свойства играют огромную роль при выборе правильного сплава для каждой работы. В процессе литья и механической обработки, а также в течение срока службы продукта выбранный материал будет подвергаться воздействию многих внешних сил. Производители должны создавать продукты, которые будут работать должным образом на каждом этапе пути. Понимая механические свойства, профессионалы в области производства могут сделать правильный выбор материалов и процессов.

Механические свойства описывают, как материал реагирует на приложенные нагрузки или силы. Эти свойства непостоянны; они меняются в зависимости от температуры и других внешних факторов, поэтому производители должны иметь полное представление об условиях эксплуатации детали, прежде чем рекомендовать соответствующий материал. Основные механические свойства металлов включают:

  • Прочность
  • Пластичность и пластичность
  • Прочность
  • Сопротивление усталости
  • Твердость

Физические свойства — еще один способ различения металлов.Вы можете узнать больше о физических свойствах в нашем блоге здесь.

Напряжение по сравнению с деформацией

Напряжение и деформация — важные термины при обсуждении механических свойств. Под напряжением понимается сила, приложенная к объекту. Деформация относится к степени деформации объекта этим напряжением.

Прочность металлов

Силу можно измерить разными способами, но обычно она показывает, сколько силы может выдержать объект, не сгибаясь и не ломаясь. Отношение прочности к массе является ключевым свойством металлов, поскольку оно сообщает производителям, сколько материала необходимо использовать для удовлетворения конкретных требований к прочности.

Прочность часто измеряется как реакция материала на напряжения или приложенные силы в трех конфигурациях: сжатие , растяжение и сдвиг . Когда материал подвергается сжатию, на него действуют силы в направлении его центральной точки. Обратное верно для натяжения, которое разрывает материал. Сдвиговые силы действуют параллельно друг другу в противоположных направлениях.

Пластичность и ковкость металлов

В то время как прочность может быть хорошим показателем реальных характеристик, производителям необходимо расширять возможности материалов для формирования новых форм.Пластичность и пластичность показывают, насколько легко можно манипулировать материалом без разрушения. Под пластичностью понимается реакция материала на растягивающее напряжение или его способность растягиваться, кататься или выдавливаться без разрушения. Под пластичностью понимается напряжение сжатия, как при сплющивании. Благодаря высокой пластичности алюминия он так широко используется для изготовления тонкой фольги.

Поскольку поведение материала меняется в зависимости от температуры, металл может иметь хорошую пластичность или ковкость при высоких температурах, но плохую пластичность или ковкость при комнатной температуре.Сотни лет назад кузнецы уже знали об этой переменной и нагревали изделия на основе железа до тех пор, пока они не загорелись, прежде чем придать им форму.

Прочность: баланс прочности и пластичности

Toughness представляет собой идеальный баланс между прочностью и пластичностью. Самые твердые металлы — это те, которые могут поглощать наибольшее количество энергии перед разрушением. Говоря простым языком, сложнее всего сломать самые прочные детали.

Сопротивление усталости металлов

В реальных условиях металлические детали часто подвергаются повторяющимся нагрузкам в течение длительного периода времени.Хотя ни одно из этих напряжений, взятых по отдельности, не повлияло бы на прочность, пластичность или ударную вязкость детали, повторение само по себе может привести к отказу. Фактически, по данным ASM International, усталость является причиной примерно 90% механических отказов.

Сопротивление усталости — это мера способности детали подвергаться повторяющимся циклическим нагрузкам без разрушения или постоянной деформации. Значения напряжения, близкие к пределу материала, приведут к более раннему усталостному разрушению по сравнению с более низкими значениями напряжения.Как и другие механические свойства, сопротивление усталости данного сплава зависит от температуры, при которой прикладывается напряжение, а также от других факторов окружающей среды.

Усталостное сопротивление конечной детали зависит не только от состава материала, но и от наличия дефектов. Такие проблемы, как пористость, растрескивание или другие дефекты, возникшие во время производства, могут значительно снизить сопротивление усталости детали. Обзор распространенных дефектов литья и способы их предотвращения можно найти в нашем блоге.

Твердость

Твердость материалов может относиться к характеристикам по ряду параметров, включая сопротивление деформации, сопротивление царапинам или сопротивление резанию. Металлы демонстрируют сильную корреляцию между прочностью на разрыв и твердостью, а твердость стали часто можно повысить, увеличив процентное содержание углерода.

Твердость

можно измерить разными способами, и испытание на твердость по Бринеллю является одним из наиболее распространенных для металлических изделий. Испытание, впервые предложенное в 1900 году, включает вдавливание сферы из карбида или закаленной стали в поверхность измеряемой детали.Полученный отпечаток на поверхности затем измеряется с помощью микроскопа, и число твердости по Бринеллю (BHN) дается как нагрузка, деленная на площадь поверхности отпечатка.

Более твердые сплавы часто хуже обрабатываются, что может создавать препятствия при производстве продукции. Принимая во внимание дизайн с точки зрения технологичности, иногда в целом лучше использовать менее твердый сплав для отливки, особенно если продукт будет подвергаться обширной механической обработке на более позднем этапе.

Выбор правильного сплава на основе механических свойств

В мире производства наиболее важные механические свойства зависят от предполагаемого использования продукта.Поскольку механические свойства меняются в зависимости от окружающей среды, процесс проектирования продукта должен включать в себя тщательный анализ среды, в которой продукт будет работать, включая требования к температуре, влажности и нагрузке. Производители также должны учитывать все процессы формования, которым будет подвергаться материал, прежде чем он станет конечным продуктом. Часто перед инженерами и металлургами стоит задача найти баланс между показателями производительности, такими как прочность, и такими показателями процесса, как обрабатываемость.

Процесс APQP может гарантировать, что все соответствующие переменные были учтены перед выбором сплава, а лучшие литейные заводы следуют процедурам APQP на протяжении всего процесса разработки продукта.Чтобы узнать больше об оптимальных этапах проектирования изделий в области литья металлов и обработки с ЧПУ, прочитайте нашу серию блогов здесь.

Узнайте больше о производстве высококачественной продукции с помощью литья металла и обработки с ЧПУ из нашей бесплатной электронной книги:

Механические свойства материалов, металлов [Полное руководство]

В этой статье вы узнаете подробно о механических свойствах материалов и металлов.

Механические свойства материалов.

Механическое свойство касается поведения материалов или металлов, когда они подвергаются внешним силам или нагрузкам.Это характеристика, которая указывает на изменения, происходящие в металле.

Эти механические свойства учитываются при проектировании компонентов машин. Компонент будет хорошо работать во время использования, только если он разработан с учетом всех механических свойств.

Поведение материалов при внешних нагрузках называется механическими свойствами материалов.

Наиболее важные и полезные механические свойства:

1. Напряжение.

2. Штамм.

3. Удлинение.

4. Сокращение.

5. Эластичность.

6. Пластичность.

7. Прочность.

8. Ударная вязкость.

9. Предел текучести.

10. Жесткость.

11. Прочность.

12. Твердость.

13. Хрупкость.

14. Ковкость.

15. Пластичность.

16. Усталость.

17. Ползучесть.

Здесь вы подробно узнаете обо всех перечисленных выше механических свойствах металлов и материалов.

1. Прочность.

Это механическое свойство металла, которое обеспечивает сопротивление внешней силе, или способность или способность выдерживать различные нагрузки без деформации или разрушения.

Следовательно, это самое высокое сопротивление материала, когда он подвергается внешней нагрузке. Чем прочнее материал, тем большую нагрузку он выдерживает.

В случае металлов прочность очень важна, потому что металлы должны выдерживать большие нагрузки. Это означает, что металлы не должны подвергаться сильным напряжениям и деформации.

Если металлы обладают высокой прочностью, они могут выдерживать различные нагрузки.

На металлические детали станка могут действовать различные нагрузки;

1. Растяжение,

2. На сжатие,

3. Сдвиг,

4. Изгиб,

5. Кручение и т. Д.,

и их соответствующие силы включают:

1. Прочность на растяжение,

2. Прочность на сжатие,

3. Прочность на сдвиг.

4. Прочность на изгиб,

5. Прочность на скручивание и т. Д.

Некоторые металлы и их сплавы обладают высокой прочностью на единицу массы, что делает их полезными материалами для несения тяжелых нагрузок или сопротивления любым повреждениям, вызванным ударными нагрузками. .

В зависимости от типа приложенной нагрузки прочность может быть растягивающей, сжимающей, сдвиговой или скручивающей. Материал может быть нагружен посредством нагрева, внутренней структуры, типа нагрузки и т. Д.

Максимальное напряжение, которое любой материал может выдержать перед разрушением, называется его пределом прочности.

2. Ударная вязкость.

Это то свойство металла, которое придает ему способность противостоять ударам, ударам или внезапным нагрузкам.

Когда ударная нагрузка прикладывается в пределах упругости материала, эта энергия поглощается материалом и выделяется при снятии нагрузки, как в случае пружинных материалов.

Это свойство в пределах эластичности известно как устойчивость.

Однако ударная вязкость — это его способность выдерживать нагрузки до разрыва. Иногда ударная нагрузка приводит к выходу из строя металлической детали.

Ударные нагрузки могут быть сдвигающими, сжимающими или растягивающими. Ударную вязкость можно измерить с помощью теста Шарпи или Изода.

Тест Шарпи измеряет способность металла выдерживать приложенную ударную нагрузку, в то время как тест Изода измеряет нагрузку, необходимую для разрушения металлического компонента.

3. Эластичность.

Свойство металла и его способность возвращаться к своей форме и размеру после снятия нагрузки или восстанавливать свое исходное положение или форму и размер при снятии приложенной нагрузки, называется эластичностью.

Большинство компонентов имеют подходящую эластичность; в противном случае компоненты машины будут деформироваться под действием нагрузок.

Большинство металлов имеют лучшую эластичность, например, термообработанные пружины и спирали из стали, меди, алюминия и т. Д.

Однако некоторые металлы неэластичны; они обладают такими свойствами, как хрупкость и твердость. Эластичность — это свойство материала при растяжении.

Наибольшее напряжение, которое может выдержать материал без остаточной деформации, называется пределом упругости.

4. Жесткость (жесткость).

Сопротивление материала прогибу называется жесткостью или жесткостью, или это свойство металла, благодаря которому он сопротивляется деформации, когда находится в пределах упругости.

Металлы, имеющие более высокую жесткость, могут меньше деформироваться или не деформируются совсем.

Чтобы понять жесткость, необходимо измерить модуль упругости или модуль Юнга для соответствующего металла, поскольку он является мерой жесткости для растягивающих и сжимающих нагрузок.

Модуль жесткости используется для сдвигающих нагрузок, а модуль объемной упругости — для объемной деформации.

Сталь жестче или жестче алюминия.

Жесткость измеряется модулем Юнга (E).Чем выше значение модуля Юнга, тем жестче материал.

5. Пластичность.

Это свойство металла, придающее ему способность неупруго деформироваться; без разрушения, они не восстанавливают свою первоначальную форму и размер при снятии приложенной нагрузки.

В этом случае материал без разрушения претерпевает некоторую остаточную деформацию. Пластичность — противоположность эластичности.

При холодной и горячей обработке металлов металл подвергается остаточной деформации даже после завершения процесса.

Например, сталь деформируется при нагревании докрасна и не восстанавливает свою первоначальную форму и размер. Точно так же свинец, глина и т. Д. Будут пластичными при комнатной температуре.

Пластичность используется в нескольких механических процессах, таких как формовка, формование, экструзия и многие другие процессы горячей и холодной обработки.

В общем, пластичность увеличивается с повышением температуры и является благоприятным свойством материала для вторичных процессов формования.

Благодаря этим свойствам из различного металла можно превращаться в изделия нужной формы и размера.Это преобразование в желаемую форму и размер осуществляется либо путем приложения давления, либо тепла, либо и того, и другого.

6. Твердость.

Твердость материала — это показатель пластической деформации и сопротивление любой пластической деформации. Твердость указывает на прочность материала.

Это способность материала противостоять царапинам, истиранию, вдавливанию или проникновению.

Он прямо пропорционален пределу прочности на разрыв и измеряется на специальных машинах для определения твердости путем измерения сопротивления материала проникновению индентора особой формы и материала под заданной нагрузкой.

Различные шкалы твердости: твердость по Бринеллю, твердость по Роквеллу, твердость по Виккеру и т. Д.

Твердость металла не имеет прямого отношения к способности металла к закалке. Способность к закалке указывает на степень твердости, которую металл может приобрести в процессе закалки. т.е. нагрев или закалка.

7. Пластичность.

Это свойство материала или металла, которое представляет собой пластическую деформацию под действием растягивающей нагрузки или позволяет ему вытягиваться в проволоку или вытягиваться.Без разрыва при растягивающей нагрузке.

Металлы, используемые для производства станков, должны обладать значительной пластичностью; это противоположность хрупкости.

Различные металлы, такие как сталь, стальные сплавы, низкоуглеродистая сталь, медь, алюминий, олово, цинк и т. Д., Являются примерами хороших пластичных материалов.

Золото, серебро, медь, алюминий и т. Д. Можно вытягивать экструзией или протягиванием через отверстие в матрице из-за пластичности.

Пластичность уменьшается с повышением температуры.Удлинение в процентах и ​​уменьшение площади при растяжении часто используются как эмпирические меры пластичности.

8. Ковкость.

Это свойство материала или металла, которое представляет собой пластическую деформацию под сжимающей нагрузкой, или свойство металла, которое позволяет ему скатываться в тонкие листы или пластины.

Металлы, используемые для изготовления компонентов станков, должны обладать достаточной пластичностью из-за изменения размера и формы металла во время изготовления компонентов в соответствии с конструкцией.

Различные металлы, такие как медь, алюминий, золото, кованое железо, стальные сплавы, мягкая сталь и т. Д., Являются примерами хороших ковких материалов.

9. Прочность.

Это способность поглощать энергию вплоть до разрушения или разрушения, или вязкость — это способность материала противостоять любым деформациям из-за изгиба, скручивания, скручивания и т. Д.

Измеряется при испытании на удар.

Сталь и стальные сплавы, такие как марганцевая сталь, кованое железо, низкоуглеродистая сталь и т. Д.Как правило, все пластичные материалы — это жесткие материалы.

10. Хрупкость.

Это свойство материала, указывающее на разрушение без заметной деформации, противоположное вязкости и пластичности.

Хрупкий материал очень легко выходит из строя или ломается даже при приложении очень небольшой нагрузки.

Чугун, стекло и т. Д. — хрупкие материалы, используемые в машиностроении.

Детали станка должны иметь нулевую или очень меньшую хрупкость; в противном случае они сломаются или выйдут из строя.

11. Усталость.

Усталость представляет собой тенденцию к разрушению при циклической нагрузке или неспособность выдерживать повторяющиеся и / или непрерывные приложения и снятия нагрузок или циклических нагрузок.

Усталость — это длительный эффект повторного деформирования из-за приложения и снятия напряжения, в результате которого материал ломается или раскалывается.

Компоненты станков должны выдерживать такую ​​усталостную нагрузку, и это необходимо учитывать при проектировании компонентов станков, высокоскоростных авиационных двигателей и турбин, где они должны обеспечивать длительную работу при циклических нагрузках.

12. Ползучесть.

Ползучесть представляет собой медленную и прогрессирующую деформацию с течением времени при постоянном напряжении, или это разрушение или деформация материала под постоянным напряжением при высокой температуре в течение определенного периода времени.

В случае ременных передач, двигателей внутреннего сгорания и т. Д. Материал подвергается постоянному давлению при высокой температуре.

В этих условиях материал будет медленно и постепенно деформироваться с течением времени и в конечном итоге разрушится.

Аморфные материалы, такие как резиновые ремни и материалы из пластика, чувствительны к ползучести.

Это все, что касается механических свойств металлов и материалов. Спасибо! за то, что пришел сюда.

Пожалуйста, не забудьте поделиться. Совместное использование — это забота 🙂 —

Читайте также: Что такое подшипник? 15 типов подшипников [Подробное руководство]

19 Механические свойства, которые должен знать каждый инженер-механик

Неважно, изучаете ли вы машиностроение или просто обновляете свои технические знания, важно понимать механические свойства, которые определяют упругие или неупругие характеристики различных материалов.

Способность классифицировать и идентифицировать материалы имеет решающее значение в обрабатывающей промышленности. Это поможет вам быстро выбрать лучшие материалы для вашей конструкции на основе различных факторов, включая грузоподъемность, эластичность, твердость, прочность и многое другое.

Цель этой статьи — выявить механические свойства, которые делают каждый материал уникальным. Ознакомившись с этими терминами, вы сможете различать материалы и оценивать их полезность для вашего дизайн-проекта.

Большинство материалов можно разделить на два типа материалов: металлы и неметаллы. Какие два основных типа металлов? Черные и цветные металлы.

Разница между черными и цветными металлами проста.

Черные металлы обычно содержат железо и другие мелкие материалы и часто используются в механической промышленности, а цветные металлы не содержат железа и состоят из других материалов, таких как медь, цинк, алюминий и магний.

При оценке механических свойств любого материала мы обычно анализируем металлы. Вот некоторые из наиболее распространенных механических свойств, определяющих различные типы металла:

Измерение того, какую нагрузку может выдержать материал до разрушения. Чем большую нагрузку может выдержать материал, тем больше у него прочности. В зависимости от типа нагрузки существует 3 различных типа силы, а именно:

а. Прочность на сжатие

г.Прочность на сдвиг

г. Предел прочности

Что касается деформации до разрушения, существует 3 типа прочности:

а. Упругая прочность

г. Максимальная сила

г. Предел текучести

Количество циклов, которые материал может выдержать при колеблющемся напряжении (циклической нагрузке) при достижении разрушения. Под усталостью понимается разрушение материала при циклической нагрузке до достижения его предела.

Хрупкость — это внезапное разрушение материала под воздействием напряжения без существенной упругой деформации или изменения размеров.

Способность материала сопротивляться значительной упругой деформации при нагрузке. Чем меньше деформация материала при нагружении, тем он жестче.

Твердость определяется способностью материала противостоять различным формам деформации, вдавливанию и проникновению. Также относится к его устойчивости к царапинам, царапинам, сверлению, сколам и износу.

Вязкость определяется способностью материала выдерживать упругую и пластическую деформацию без разрушения. Обычно измеряется количеством энергии, которое материал может поглотить до разрушения.

Результат того, что металл теряет пластичность и становится хрупким из-за химических или физических изменений.

Любой материал, имеющий одинаковые свойства по всей своей геометрии.

Однородный материал не может быть механически отделен или идентифицирован по отдельности.Некоторые типы однородных материалов включают пластмассы, металлы, стекло, бумагу, смолы и покрытия.

Часто путают с однородностью, изотропные материалы демонстрируют одни и те же свойства в любом направлении или ориентации, тогда как однородные материалы имеют одинаковые свойства независимо от направления.

Материал, который проявляет различные свойства в зависимости от его направления или ориентации. Например, в компьютерной графике анизотропная поверхность меняет внешний вид в зависимости от угла, под которым она отображается.

Материалы, которые возвращаются к своим исходным размерам после деформации или снимаются с нагрузки. Каждый материал имеет определенный предел упругости, прежде чем деформироваться окончательно, иначе известная как пластическая деформация.

12. Пластичность

Тип остаточной деформации, которая возникает под напряжением, прежде чем привести к отказу. Обычно используется при формовании металла для достижения определенных форм и форм.

Пластичность — это результат растяжения твердого материала под действием растягивающего напряжения. Обычное применение этого процесса — превращение металла в проводку.

14. Ковкость

Способность пластически деформировать материал или значительно изменять его форму без разрушения.

15. Обрабатываемость

Легкость резки металлической детали без ущерба для качества отделки.

16. Ползучесть

Медленная и постепенная деформация (или изменение размеров) материалов под действием определенной приложенной нагрузки. Измеряется по влиянию времени и температуры. Обычно происходит при высоких температурах, но может происходить и при комнатной температуре, хотя и намного медленнее.

17. Устойчивость

Способность поглощать энергию при упругой деформации и высвобождать эту энергию после разгрузки.Доказательная упругость — это максимальное количество энергии, которое материал может поглотить до остаточной деформации.

18. Демпфирование

Демпфирование относится к рассеиванию количества энергии, используемой для создания вибрации, колебаний или напряжения. Материал с хорошими демпфирующими свойствами, например чугун, способен поглощать большое количество вибрации.

19. Тепловое расширение

Изменение формы, объема или площади, вызванное изменением температуры.

Коэффициент теплового расширения относится к степени изменения формы или размера материала во время воздействия изменения температуры.

Мы что-нибудь пропустили? Дайте нам знать в комментариях ниже!

(PDF) Глава 2 Механические свойства металлов

ВВЕДЕНИЕ

Механическое поведение материала отражает его реакцию или деформацию

на приложенную нагрузку или силу.Важными механическими свойствами материалов

являются: эластичность, пластичность, прочность,

пластичность, твердость, хрупкость, вязкость, жесткость, упругость,

пластичность, усталость, ползучесть и т. Д.

Факторы, которые следует учитывать при изучении механических свойств :

1. характер приложенной нагрузки и ее продолжительность.

2. Условия окружающей среды.

3. Время подачи заявки.

4. Рабочая температура.

Помимо механических свойств материалов, следующие свойства

также важны для инженера, чтобы он мог выбрать

подходящих металлов для различных работ:

1. Природные свойства: Эти свойства материалов включают форму, размер ,

цвет, блеск, удельный вес, пористость, структура, отделка, размеры,

цвет, форма, удельный вес и объемный вес, пористость,

молекулярная и кристаллическая структура… и т. д.

2. Магнитные свойства: Среди наиболее важных магнитных свойств

— магнитная проницаемость материалов, измерение магнитной

изоляции и влияние степени окружающих магнитных полей.

3. Оптические свойства: Эти свойства зависят от воздействия света на материалы

. Одним из этих свойств является определение степени

преломления, поглощения, пропускания и отражения света и

степени цвета.

4. Термические свойства: удельная теплоемкость, теплопроводность, термическое

расширение, скрытая теплота, термические напряжения, термический удар и т. Д. Подпадают под

термических свойств материалов.

5. Электрические свойства: К ним относятся проводимость, удельное сопротивление, относительная емкость

, электрическая прочность и т. Д.

36 Механические свойства металлов

На прошлой сессии мы узнали о различных типах сталей, а также о методах производства стали, а сегодня мы собираемся подробно обсудить Механические свойства металлов .

Если вы инженер-конструктор из области машиностроения, вам необходимо знать Механические свойства металлов , чтобы их можно было учесть при проектировании.

Это основное соображение, которому должен следовать каждый инженер-конструктор при выборе лучшего материала в зависимости от механических свойств металлов.

Учитывая этот факт, я объясню около 33 Механические свойства металлов , которые должен знать каждый инженер-механик.Прочтите эту статью полностью, чтобы ее также можно было использовать в интервью.

Различные механические свойства металлов:

1. Прочность:

Способность материала выдерживать механическую нагрузку называется прочностью этого материала.

  • Прочность материала зависит от направления его нагрузки.
  • Например, испытание на растяжение
  • Из испытания на растяжение мы получаем предел прочности на разрыв, пластичность, вязкость разрушения, упругость, предел текучести и т. Д.

2. Пластичность:

Способность материала, который может подвергаться пластической деформации перед разрушением, называется пластичностью.

Пластичность (D) =% удлинения по длине или% уменьшения поперечного сечения в точке разрыва.

Примечание: Пластичность всегда указывается в% от удлинения по длине, но не в% от уменьшения площади поперечного сечения, поскольку уменьшение площади поперечного сечения невелико и его трудно измерить во время испытаний.

% относительного удлинения при различных температурах:

Если вы видите% удлинения металла w.r.t. Низкая температура (L.T), комнатная температура (R.T) и высокая температура (H.T) составляла

.

D (L.T)

3. Вязкость разрушения:

Способность материала поглощать энергию в момент разрушения против разрушения называется ударной вязкостью.

  • Путем вычисления площади под кривой зависимости напряжения от деформации до точки разрушения определяется вязкость разрушения материала.
  • Материал обладает высокой вязкостью разрушения, что означает, что он имеет более высокую способность поглощать больше энергии деформации от разрушения.
  • Хрупкий материал имеет более низкую вязкость разрушения (F.T) по сравнению с пластичным материалом из-за площади под кривой.

A Пластичный> A Хрупкий

F.T Пластичный> F.T Хрупкий

Рассмотрение участка кривой зависимости напряжения от деформации при различных температурах.

A H.T> A R.T> A L.T

Это означает

F.T H.T> F.TR.T> F.T L.T

Если материал испытывается при высокой температуре, смещение атомных плоскостей происходит легко, подразумевает, что он может вызвать большую пластическую деформацию, подразумевает, что площадь под кривой будет больше, подразумевает, что вязкость разрушения высокая.

4. Твердость:

Сопротивление материала механической деформации называется твердостью.

5. Britt

leness:

Способность материала выдерживать механическую нагрузку без пластической деформации называется хрупкостью.

6. Жесткость:

Способность материала противостоять механической деформации под напряжением называется жесткостью.

7. Ползучесть:

Время v / s Деформационное поведение материала при постоянной механической нагрузке называется ползучестью.

8. Усталость:

Напряжение v / s no. Нагрузочные циклы поведения металла при изменении механической нагрузки с течением времени называется усталостью.

  • Усталость опаснее, чем ползучесть
  • Следовательно, для усталостной нагрузки указывается больше FOS.

9. Ковкость:

Это способность растягиваться или формироваться за счет ударов молотком или внешнего давления роликов, так что на выходе получается форма тонких листов, называемая пластичностью.

10. Пластичность:

Качество, которое легко поддается формованию или формованию, называется пластичностью.

11. Эластичность:

Способность объекта или материала возвращаться или восстанавливать свою нормальную форму или исходную форму после растяжения или сжатия, называемая эластичностью.

12. Прочность:

Это состояние, достаточное для того, чтобы выдерживать неблагоприятные условия или грубое обращение, называется стойкостью. или Она также определяется как Площадь под кривой P. (Дельта) до разрушения называется ударной вязкостью.

13. Прочность на разрыв:

Сопротивление материала разрушению при растяжении, называемое пределом прочности при растяжении.

14. Прочность на сжатие:

Сопротивление материала разрушению при сжатии называется прочностью на сжатие.

15. Устойчивость:

Способность материала поглощать энергию без изменения формы называется упругостью.

Например, , сталь

Путем вычисления площади кривой зависимости напряжения от деформации до точки упругости определяется упругость (упругая упругость) материала.

16. Прокаливаемость:

Прокаливаемость металлического сплава — это глубина, до которой материал затвердевает после термической обработки, называемой закаливаемой.

17. Обрабатываемость:

Это процесс удаления слоя с поверхности заготовки для получения хорошей отделки поверхности на внешней поверхности материала, называемой обрабатываемостью.

В наиболее общем случае хорошая обрабатываемость означает , что материал режется с хорошей обработкой поверхности, длительным сроком службы инструмента, низким усилием, потребляемой мощностью и низкой стоимостью.

18. Напряжение:

Когда материал нагружается силой, возникает напряжение, которое затем вызывает деформацию материала.или Напряжение определяется как «сила на единицу площади» — отношение приложенной силы F к площади поперечного сечения называется напряжением.

19. Модуль Юнга:

Модуль Юнга — это способность материала выдерживать изменения длины при продольном растяжении или сжатии.

  • Обозначается E.
  • Также определяется как отношение напряжения к деформации.

20. Упругая деформация:

Это изменение формы материала при низком напряжении, которое можно восстановить после снятия напряжения, называемое упругой деформацией материала.Или временное изменение формы, которое самообратимо после снятия силы, так что объект возвращается к своей исходной форме, называемой упругой деформацией

21. Пластическая деформация:

Пластическая деформация — это процесс, при котором остаточная деформация вызывается достаточной нагрузкой. Он приводит к постоянному изменению формы или размера твердого тела без разрушения в результате приложения постоянного напряжения, превышающего предел упругости.

После пластической деформации упругого восстановления не происходит.

22. Запас прочности:

.

Это несущая способность системы, превышающая ожидаемые или фактические нагрузки. Или фактор безопасности — насколько прочнее система, которой она обычно должна быть для предполагаемой нагрузки.

Коэффициент запаса прочности разный для хрупких и пластичных материалов.

23. Упругое восстановление:

Это мера способности эластомера возвращаться к своей исходной форме при снятии сжимающей нагрузки или внешней нагрузки, называемой упругим восстановлением.

24. Инженерное напряжение:

Инженерное напряжение — это приложенная нагрузка, деленная на исходную площадь поперечного сечения материала. Это также называется номинальным напряжением.

25. Истинное напряжение:

Истинное напряжение — это приложенная нагрузка, деленная на фактическую площадь поперечного сечения (изменяющаяся во времени площадь) образца при этой нагрузке.

26. Коэффициент Пуассона:

Коэффициент Пуассона — это отношение деформации поперечного сжатия или поперечной деформации к деформации продольного растяжения (линейная деформация).

27. Модуль объемной упругости:

Это относительное изменение объема тела, вызванное единичным растягивающим или сжимающим напряжением, равномерно действующим по его поверхности.

28. Модуль жесткости:

.

Он также известен как модуль сдвига

.

Определяется как отношение напряжения сдвига к деформации сдвига.

29. Облигация:

Обладает металлической связкой.

30. Связующая энергия:

Расстояние между атомами меньше, и поэтому энергия связи высока.

31. Электропроводность:

Металлы обладают хорошей электропроводностью из-за наличия свободных электронов.

32. Теплопроводность:

Металлы обладают хорошей теплопроводностью.

33. Плотность:

Металлы обладают высокой плотностью, а это означает, что вес металла больше, и это один из недостатков металлов.

34. Коррозионная активность:

Металлы вызывают сильную коррозию окружающей среды.

35. Возможность вторичного использования:

Металлы частично пригодны для вторичной переработки.

36. Штамм:

Он определяется как отношение изменения размера к его исходным размерам, называемое деформацией.

  • Обозначается буквой «».
  • Это безразмерный параметр.
  • Деформирует реакцию системы на приложенное напряжение.

Штамм делится на 3 основные категории:

  1. Нормальная деформация
  2. Деформация сдвига
  3. Объемная деформация
1.Нормальный штамм:
  • Определяется как отношение изменения размера к исходному размеру.
  • Это происходит из-за нормальных сил и обозначается буквой e или ε.
  • Это безразмерный параметр.

Если мы рассматриваем размер как длину, то изменение длины до исходной длины является нормальной деформацией, и это представлено ниже.

Пусть «L» будет длиной компонента, а «dL» — изменением длины компонента, тогда нормальная деформация будет представлена ​​как

e или ε = dL / L

2.Напряжение сдвига:
  • Он определяется как угловое искажение между любыми двумя взаимно перпендикулярными плоскостями в радианах и является деформацией сдвига.
  • Это происходит из-за сдвигающей или касательной силы, действующей на образец.
  • Он представлен гаммой (γ).

Представительство:

Рассмотрим компонент, который подвергается равным и противоположным силам на обеих сторонах (AB&CD), причем один конец грани (AB) зафиксирован, а другой конец (DC) остается свободным.Из-за приложения силы к одной из граней компонент искажается на угол φ до формы ABC’D ’.

Теперь деформация сдвига или деформация на единицу длины компонента равна = CC ’/ CD = CC’ / BC = * радиан

3. Объемная деформация:
  • Определяется как отношение изменения объема к его первоначальному объему.
  • Это происходит только из-за нормальных сил.
  • Это безразмерный параметр.

Представительство

Это означает, что объемная деформация деформируемого тела представляет собой сумму линейных деформаций в трех взаимно перпендикулярных направлениях.

  • Из-за обычных сил возможны изменения размеров и объема.
  • Из-за сдвига будет искажение формы без изменения объема.
  • Напряжение зависит от деформации. Деформация является независимым параметром, а напряжение зависит от деформации.

Некоторые другие механические свойства:

Чтобы использовать любой материал для инженерной практики, вы должны знать все характеристики, связанные с ним. Это означает, что мы должны знать, обладает ли компонент однородным свойством, изотропным свойством, ортотропным свойством или анизотропным свойством.

Итак, чтобы узнать все эти вещи, я написал статью о различиях между ними, и она была представлена ​​ниже.

Однородное имущество:

В любой точке в одном направлении, если свойства материала совпадают, называется однородным свойством.

Например, Дерево, Железо, Серебро, Медь, Золото и т. Д.

Изотропные свойства:

В одной точке, в любом направлении, если свойства материала совпадают, это называется изотропным свойством.

Например, очень мелкозернистых молекул, железа, меди, серебра, латуни и т. Д.

  • Само название isotropic говорит о том, что Iso — это то же самое, а Tropic — свойство направленности.
  • Все однородные материалы не обязательно должны быть изотропными, и наоборот, однако некоторые однородные материалы также являются изотропными.

Ортотропное свойство:

В одной точке во взаимно перпендикулярных направлениях, если свойства материала различны, это называется ортотропным свойством.

  • Это свойство перпендикулярного направления.

Например, Слоистые материалы, древесина, асбест, графит, слюда, лук и т. Д.

Неизотропное свойство:

  • В одной точке, в любых направлениях, если свойства материала различаются, называется анизотропным свойством.
  • Его еще называют аллетропным свойством.

Например, Материал с небольшими трещинами и пустотами, потрескавшееся стекло, потрескавшийся металл и т. Д.

Итак, это полное объяснение механических свойств металлов, я надеюсь, вам понравилось, пожалуйста, не стесняйтесь делиться своими мыслями и сомнениями в разделе комментариев, я с удовольствием отвечу на них.

Дополнительные ресурсы:

Цветные металлы
Основные вопросы и ответы по механике жидкостей
Источники [Внешние ссылки]:

Идентификация физико-механических свойств различных металлов

Идентификация физико-механических свойств различных металлов

а.Общий.

Отличительные характеристики или качества, которые используются для описания такого вещества, как металл, известны как его физические свойства. Те физические свойства, которые описывают поведение металла, когда он подвергается определенным видам механического использования, называются механическими свойствами.

Последующие параграфы описывают физико-механические свойства металлов. Механические свойства имеют первостепенное значение, и поэтому мы рассмотрим их подробнее.

г. Определение металла и сплава.

(1) Прежде чем перейти к обсуждению свойств металлов, давайте сначала определим термины «металл» и «сплав». Основные химические элементы делятся на металлы и неметаллы; однако между ними нет четкой границы. Металл можно определить как химический элемент, который обладает металлическим блеском и который при электролизе несет положительный заряд, который высвобождается на катоде.Большинство неметаллических элементов не обладают металлическим блеском, а при электролизе неметаллы несут отрицательные заряды, которые высвобождаются на аноде. Из всех природных химических элементов около 70 являются металлами, и около 39 из них используются в коммерческих целях.

(2) Сплав — это металлическое вещество, но не отдельный химический элемент. Сплав образован соединением или смесью двух или более металлов; в некоторых случаях он может состоять из одного или нескольких металлов и неметалла.

Примерами сплавов являются железо и углерод, формовочная сталь и большое количество медных сплавов, таких как латунь и бронза.

г. Физические свойства.

Эти свойства связаны с атомной структурой и плотностью материала, как описано в следующих параграфах.

(1) Коэффициент линейного расширения. Коэффициент линейного расширения — это увеличение длины тела при заданном повышении температуры.Увеличение — это изменение длины стержня на каждый градус повышения температуры. Металл расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении. Он увеличивается не только в длину, но также в дыхании и толщине. Увеличение единицы длины при нагревании твердого тела на один градус называется коэффициентом линейного расширения.

(2) Тепло и электропроводность. Тепло и электропроводность — это способность материала проводить или передавать тепло или электричество.

(3) Магнитная восприимчивость. Магнитная восприимчивость — это способность материала удерживать магнитное поле, когда он намагничен.

(4) Отражательная способность. Отражательная способность — это способность материала отражать свет или тепло.

(5) Удельный вес. Удельный вес — это отношение веса двух объектов равного объема, один из которых — вода.

(6) Точка плавления.Точка плавления — это температура, при которой вещество переходит из твердого состояния в жидкое.

г. Механические свойства.

(1) Прочность. Прочность материала — это свойство сопротивления внешним нагрузкам или напряжениям, не вызывающее повреждений конструкции. Предел прочности — это удельное напряжение, измеряемое в фунтах на квадратный дюйм, развиваемое в материале при максимальной медленно прилагаемой нагрузке, которой материал может выдержать без разрушения при испытании на растяжение.Прочность металлов и сплавов зависит от двух факторов: прочности кристаллов, из которых они состоят, и прочности сцепления между этими кристаллами. Самое сильное известное вещество — вольфрам-молибден; титан и никель следуют в порядке прочности технически чистых металлов. Чистое железо намного слабее, но при его легировании с химическим элементом, известным как «углерод» для производства стали, оно может стать прочнее любого из чистых металлов, кроме вольфрама. Прочность и пластичность считаются двумя наиболее важными свойствами металла. может владеть.

(а) Прочность на растяжение. Прочность на растяжение — это способность металла сопротивляться растяжению под действием противодействующих сил, действующих по прямой линии. Он выражается как количество фунтов силы, необходимой для разрыва бруска материала шириной 1 дюйм и толщиной 1 дюйм. Испытание на растяжение наиболее часто используется для измерения прочности металлов. Чистый молибден обладает высокой прочностью на разрыв и очень устойчив к нагреванию. Он используется в основном в качестве легирующего агента в стали для повышения прочности, прокаливаемости и устойчивости к нагреванию.

(b) Прочность на сдвиг. Прочность на сдвиг — это способность материала противостоять разрушению под действием противоположных сил, действующих по прямой линии, но не в одной плоскости.

(c) Прочность на сжатие. Прочность на сжатие — это способность материала выдерживать давление, действующее в данной плоскости.

(2) Эластичность. Эластичность — это способность материала возвращаться к своим первоначальным размеру, форме и размерам после деформации.Любой материал, подвергающийся внешней нагрузке, деформируется или деформируется. Упруго напряженные материалы возвращаются к своим первоначальным размерам при снятии нагрузки, при условии, что нагрузка не слишком велика. Деформация или деформация пропорциональна величине нагрузки до определенного момента. Если нагрузка слишком велика, материал необратимо деформируется, а при дальнейшем увеличении нагрузки материал разрушается. Свойство восстановления исходных размеров после снятия внешней нагрузки известно как эластичность.

(a) Предел упругости — это точка, в которой начинается остаточная деформация.

(b) Предел текучести — это точка, в которой происходит определенная деформация с небольшим увеличением нагрузки или без нее.

(c) Предел текучести — это количество фунтов на квадратный дюйм, необходимое для деформации до предела текучести.

Фиг.1 — A : прочность на разрыв, B : прочность на сдвиг, C : прочность на сжатие, D : эластичность, E : пластичность, F : пластичность,

(3) Модуль упругости. Модуль упругости — это отношение внутреннего напряжения к производимой деформации. Он выражает жесткость материала. Для стали и большинства металлов это свойство является постоянным, и на него очень мало влияет термическая обработка, горячая или холодная обработка или фактический предел прочности металла.

Согласно закону Гука: «Степень, в которой упругое тело изгибается или растягивается, принимая форму, прямо пропорциональна силе (напряжению), действующей на него». Но этот закон применяется только в определенном диапазоне.

(4) Пластичность. Пластичность — это способность материала, такого как медь, вытягиваться или растягиваться под действием растягивающей нагрузки и постоянно деформироваться без разрыва или разрушения. В частности, этот термин обозначает емкость, которую нужно тянуть от большего диаметра к меньшему диаметру проволоки.Эта операция предполагает как удлинение, так и уменьшение площади.

(5) Ковкость. Ковкость — это свойство металла постоянно деформироваться или сжиматься без разрыва или разрушения. В частности, это означает способность раскатывать или забивать тонкие листы. Свойство пластичности похоже, но не то же самое, что и пластичность, и разные металлы не обладают этими двумя свойствами в одинаковой степени. Свинец и олово относительно высоки по пластичности; однако им не хватает прочности на разрыв, необходимой для получения тонкой проволоки.Большинство металлов обладают повышенной ковкостью и пластичностью при более высоких температурах. Например, железо и никель очень пластичны при нагревании до ярко-красного цвета.

(6) Пластичность. Пластичность — это способность металла, такого как золото, серебро или свинец, сильно деформироваться без разрушения. Это свойство вместе с прочностью считаются двумя наиболее важными свойствами, которыми может обладать металл.

(7) Прочность. Прочность — это сочетание высокой прочности и средней пластичности.Прочность — это способность материала или металла сопротивляться разрушению, а также способность противостоять разрушению после того, как повреждение началось. Короче говоря, прочный металл, такой как холодное долото, — это металл, который может выдерживать значительные нагрузки, медленно или внезапно прикладываемые, и который деформируется до выхода из строя. Некоторые металлурги определяют вязкость как свойство поглощения значительной энергии до разрушения и, следовательно, включают как пластичность, так и прочность. Вязкость — это мера общей способности материала поглощать энергию, включая энергию как упругой, так и пластической деформации при постепенно прикладываемой нагрузке.Вообще говоря, вязкость относится как к прочности, так и к пластичности. Таким образом, очень легко деформируемое вещество низкой прочности не будет считаться вязким, равно как и материал высокой прочности, но с небольшой пластичностью, такой как закаленная инструментальная сталь. Настоящий прочный металл — это металл, который быстро распределяет внутри себя как напряжение, так и результирующую деформацию, вызванную быстро приложенной нагрузкой.

(8) Хрупкость. Термин «хрупкость» подразумевает внезапный отказ. Это свойство взламывать без предупреждения; то есть без видимой остаточной деформации.Это противоположность ударной вязкости в том смысле, что хрупкий кусок металла имеет небольшое сопротивление разрыву после достижения предела упругости. Можно также сказать, что хрупкость является противоположностью пластичности в том смысле, что она предполагает разрыв с очень небольшой деформацией. Во многих случаях твердые металлы хрупкие; однако эти термины не следует путать или использовать как синонимы.

(9) Коррозионная стойкость. Коррозионная стойкость — это стойкость к разъеданию или истиранию атмосферой, влагой или другими агентами, такими как кислота.

(10) Сопротивление истиранию. Сопротивление истиранию — это сопротивление истиранию при трении.

(11) Усталость. Когда металл подвергается частым повторяющимся нагрузкам, он в конечном итоге разрывается и выходит из строя, даже если напряжение может быть недостаточным для создания остаточной деформации при непрерывном приложении в течение относительно короткого времени. Такое повторение напряжения может возникнуть, например, в хвостовике перфоратора. Чередование стресса приведет к неудаче быстрее, чем его повторение.Чередование напряжений означает попеременное растяжение и сжатие любого материала. Определение усталости — это разрушение металлов и сплавов, которые подвергались повторяющимся или переменным напряжениям, слишком малым для создания остаточной деформации при статическом применении.

(12) Коррозионная усталость. Разрушение из-за коррозионной усталости — это усталостное разрушение, при котором коррозия снижает предел выносливости за счет образования ямок, которые действуют как центры развития усталостных трещин.Более того, когда любая защитная пленка, нанесенная на металл, разрушается из-за усталостных напряжений, коррозия распространяется через трещины в пленке и образует ямки, которые действуют как концентраторы напряжения. Если металлический элемент, подверженный усталости, также подвергается воздействию коррозионных агентов, таких как влажная атмосфера или масло, не очищенное от кислоты, напряжение, необходимое для разрушения, снижается. Интересно отметить, что удельное напряжение чрезвычайно прочной термически обработанной легированной стали, которая подвергается коррозионной усталости, будет не больше, чем у относительно слабой конструкционной стали.Важность защиты поверхностей усталостных элементов от коррозии с помощью цинкования, гальванизации и т. Д. Очевидна.

(13) Обрабатываемость. Обрабатываемость — это легкость или сложность, с которой материал поддается механической обработке.

(14) Твердость. Твердость — это способность материала противостоять проникновению и износу другим материалом. Чтобы выдержать тяжелые удары, требуется сочетание твердости и прочности. Твердость металла напрямую связана с его обрабатываемостью, поскольку ударная вязкость уменьшается с увеличением твердости.Сталь можно упрочнить путем термической обработки. Задача термической обработки стали — сделать сталь более подходящей, структурно и физически, для определенного применения.

факторов, определяющих механические свойства металла

При выборе материалов для инженерных целей необходимо учитывать множество факторов. Производители понимают, что каждый металлический сплав обладает уникальными свойствами, которые определенным образом реагируют на механические и химические процессы.Чтобы добиться максимальной эффективности и экономии затрат при выполнении любой работы, понимание этих свойств и решение, какой именно сплав лучше всего подходит для данной задачи, имеет первостепенное значение.

Механические свойства металла обычно определяются рядом факторов, в том числе размером зерна, термообработкой, атмосферным воздействием и температурой. Вместе эти атрибуты влияют на то, как металл реагирует на силы, которым он подвергается в промышленных процессах. Производители должны тщательно тестировать сплавы, чтобы знать, как они будут затронуты и в каких условиях они будут доведены до предела прочности.

Различные процессы по-разному влияют на металлы. Одно из важных понятий — это стресс и напряжение. При сравнении образцов разных размеров сначала необходимо рассчитать нагрузку на единицу площади, также известную как нормализация к площади. Напряжение формулируется путем деления силы на площадь. При проведении испытаний на растяжение и сжатие релевантная область перпендикулярна силе. С другой стороны, для испытаний на сдвиг или кручение релевантная область перпендикулярна оси вращения.

Напряжение и деформация могут вызывать нежелательную реакцию металлических сплавов, поэтому их необходимо тщательно проверять. Упругая деформация описывает ситуацию, при которой после снятия напряжения материал может вернуться к своим прежним размерам. Эластичность указывает на его способность оставаться стабильным при нагрузке, а также на то, что деформация обратима и непостоянна. Напротив, пластическая деформация означает, что после снятия напряжения металл не может вернуться к своей прежней форме.Напротив, напряжение вызвало необратимую деформацию.

Факторы, влияющие на механические свойства металла, разнообразны. Например, это влияет на предел текучести, твердость, температуру перехода из пластичного в хрупкое состояние и восприимчивость к условиям окружающей среды, которые могут быть улучшены путем изменения размера зерна.

Металлы, включая алюминий, состоят из кристаллов, которые также называют зернами. Алюминий с малым размером зерна называют мелкозернистым, а алюминий с относительно крупными зернами называют крупнозернистым.Алюминиевые сплавы с мелкими зернами обычно сохраняют большую прочность на разрыв и большую усталостную прочность. Такие сплавы легче закалить. Алюминий с более крупными зернами имеет большую шероховатость поверхности и его труднее полировать.

Другие эффекты зернистости включают тот факт, что крупнозернистый алюминий не такой прочный и, следовательно, более склонен к необратимой деформации под нагрузкой. Однако крупнозернистый алюминий имеет преимущества с точки зрения обрабатываемости, закаливаемости и ковкости.Также они по-разному реагируют на температуру. При комнатной температуре мелкозернистый алюминий прочнее и тверже, но при более высоких температурах крупнозернистый алюминий имеет лучшее сопротивление ползучести. В общем, простая формула может определить соотношение: прочность металла обратно пропорциональна квадратному корню из размера зерна.

Температура — еще один фактор, который влияет на механические свойства металла, включая предел прочности и упругости. Термическая обработка является важным этапом во многих промышленных процессах, поскольку она может значительно улучшить механические свойства алюминия и других металлов, такие как пластичность, прочность на разрыв, ударная вязкость и ударопрочность.

Термическая обработка алюминиевых сплавов дает множество преимуществ. Он может улучшить зернистость и улучшить обрабатываемость. Рабочий металл вызывает внутреннее напряжение как при высоких, так и при низких температурах, и термическая обработка является одним из способов ослабить это напряжение. Дополнительные преимущества включают модифицированную структуру зерна и улучшенную коррозионную стойкость, а также более желательные химические, магнитные, электрические и термические свойства.

Атмосферная коррозия — серьезная проблема для металлов, и производители должны уделять ей особое внимание.Большинство металлов окисляются при длительном воздействии атмосферы. Это окисление металлической поверхности создает пленку, особенно в присутствии влаги, диоксида серы и сероводорода, и снижает удельное электрическое сопротивление материала.

Атмосферное воздействие зависит от ряда факторов, включая характеристики металла, качество защитной пленки на поверхности, наличие определенных агентов, которые могут уменьшить любые коррозионные эффекты, а также наличие поверхностных трещин или неоднородностей.И снова выбор правильного алюминиевого сплава зависит от знания того, каким условиям окружающей среды он будет подвергаться в течение всего срока службы.

Низкие и высокие температуры по-разному влияют на алюминиевые сплавы в зависимости от механических свойств. Для низких температур, как правило, снижение температуры означает увеличение предела прочности на разрыв и предела текучести. Алюминиевые сплавы, а также никель и медь сохранят большую часть своей вязкости и пластичности при низких температурах.При экстремально низких температурах, ниже -100 градусов Цельсия, цветные металлы сохраняют свои свойства лучше, чем черные металлы. Низкая температура также может привести к стабилизации низких тепловых колебаний и параметров решетки.

При высоких температурах, с другой стороны, напряжение поля и прочность на растяжение уменьшаются с повышением температуры, как и жесткость и напряжение разрушения. Высокие температуры особенно влияют на сталь, и ее ударная вязкость снижается. Это связано с тем, что с повышением температуры происходит коррелированное усиление тепловых колебаний атомов, что вызывает изменения структурных свойств металла.Между тем, многие алюминиевые сплавы сохранят свои механические свойства при высоких температурах.

Алюминий обладает многими механическими свойствами, которые делают его востребованным в промышленных процессах. Он легче по сравнению со сталью, медью и латунью и обладает превосходной коррозионной стойкостью в различных условиях окружающей среды. Он обладает высокой отражательной способностью, что делает его отличным выбором для декоративных применений. И, несмотря на меньшую плотность, многие алюминиевые сплавы действительно могут превосходить сталь по прочности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *