Механические свойства металлов перечислить: Механические, физические, химические и технологические свойства металлов

Механические, физические, химические и технологические свойства металлов

Механические свойства характеризуют способность материа­лов сопротивляться действию внешних сил. К основным механичес­ким свойствам относятся прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, хрупкость и др.

Прочность — это способность материала сопротивляться раз­рушающему воздействию внешних сил.

Твердость — это способность материала сопротивляться вне­дрению в него другого, более твердого тела под действием нагрузки.

Вязкостью называется свойство материала сопротивляться раз­рушению под действием динамических нагрузок.

Упругость — это свойство материалов восстанавливать свои раз­меры и форму после прекращения действия нагрузки.

Пластичностью называется способность материалов изменять свои размеры и форму под действием внешних сил, не разрушаясь при этом.

Хрупкость

— это свойство материалов разрушаться под дей­ствием внешних сил без остаточных деформаций.

При статических испытаниях на растяжение определяют вели­чины, характеризующие прочность, пластичность и упругость мате­риала. Испытания производятся на цилиндрических (или плоских) образцах с определенным соотношением между длиной l₀ и диа­метром d₀. Образец растягивается под действием приложенной силы Р (рис. 1, а) до разрушения. Внешняя нагрузка вызывает в образце напряжение и деформацию. Напряжение σ — это отношение силы Р к площади поперечного сечения F₀, МПа:

σ = P/F₀,

Деформация характеризует изменение размеров образца под дей­ствием нагрузки, %:

ε = [(l₁—l₀)/l₀] · 100,

где l₁ — длина растянутого образца.

Деформация может быть упру­гой (исчезающей после снятия нагрузки) и пластической (остаю­щейся после снятия нагрузки).

При испытаниях стоится диаграмма растяжения, представляющая собой зависимость напряжения от деформации. На рис. 1 приведена такая диаграмма для низкоуглеродистой стали. После проведения ис­пытаний определяются следующие характеристики механических свойств.

Предел упругости σ_у — это максимальное напряжение при кото­ром в образце не возникают пластические деформации.

Предел текучести σ_т — это напряжение, соответствующее площадке текучести на диаграмме растяжения (рис. 1). Если на диаграмме нет площадки текучести (что наблюдается для хрупких материалов), то определяют условный предел текучести σ_0,2 — напряжение, вызывающее пластическую деформацию, равную 0,2 %. Предел прочности (или временное сопротивление) σ_в — это на­пряжение, отвечающее максимальной нагрузке, которую выдержи­вает образец при испытании.

Относительное удлинение после разрыва δ — отношение при­ращения длины образца при растяжении к начальной длине

l₀, %:

δ = [(l_k—l₀)/l₀]·100,

где l_к — длина образца после разрыва.

Рис. 1. Статические испытания на растяжение: а – схема испытания;

б – диаграмма растяжения

Относительным сужением после разрыва ψ называется умень­шение площади поперечного сечения образца, отнесенное к началь­ному сечению образца, %:

ψ = [(F₀—F_k)/F₀]·100,

где F_к — площадь поперечного сечения образца в месте разрыва. Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.

Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуе­мый образец твердого наконечника различной формы.

Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стального закаленного шарика под действием определенной нагрузки. После снятия нагрузки в образце остается отпечаток. Число твердо­сти по Бринеллю НВ определяется отношением нагрузки, действую­щей на шарик, к площади поверхности полученного отпечатка.

Метод Роквелла основан на вдавливании в испытуемый образец закаленного стального шарика диаметром 1,588 мм (шкала В) или алмазного конуса с углом при вершине 120° (шкалы А и С). Вдавли­вание производится под действием двух нагрузок — предваритель­ной равной 100 Н и окончательной равной 600, 1000. 1500 Н для шкал

А, В и С соответственно. Число твердости по Роквеллу HRA, HRB и HRC определяется по разности глубин вдавливания.

В методе Виккерса применяют вдавливание алмазной четырех­гранной пирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HV определяется отношением приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка.

Ударная вязкость определяется работой A, затраченной на разрушение образца, отнесенной к площади его поперечною сече­ния F; Дж/м²:

KC=A/F

Испытания проводятся ударом специального маятникового коп­ра. Для испытания применяется стандартный надрезанный образец, устанавливаемый на опорах копра. Маятник определенной массы наносит удар по стороне противоположной надрезу.

К физическим свойствам материалов относится плотность, тем­пература плавления, электропроводность, теплопроводность, магнит­ные свойства, коэффициент температурного расширения и др.

Плотностью называется отношение массы однородного матери­ала к единице его объема.

Это свойство важно при использовании материалов в авиационной и ракетной технике, где создаваемые кон­струкции должны быть легкими и прочными.

Температура плавления — это такая температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавления металла, тем легче протекают процессы его плав­ления, сварки и тем они дешевле.

Электропроводностью называется способность материала хоро­шо и без потерь на выделение тепла проводить электрический ток. Хорошей электропроводностью обладают металлы и их сплавы, осо­бенно медь и алюминий. Большинство неметаллических материалов не способны проводить электрический ток, что также является важ­ным свойством, используемом в электроизоляционных материалах.

Теплопроводность — это способность материала переносить теплоту от более нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностью характеризуются металлические материалы.

Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничи­ваться обладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.

Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризу­ют способность материала расширяться при нагревании. Это свой­ство важно учитывать при строительстве мостов, прокладке желез­нодорожных и трамвайных путей и т.д.

Химические свойства характеризуют склонность материалов к взаимодействию с различными веществами и связаны со способнос­тью материалов противостоять вредному действию этих веществ. Способность металлов и сплавов сопротивляться действию различ­ных агрессивных сред называется коррозионной стойкостью, а аналогичная способность неметаллических материалов — химической стойкостью.

К эксплуатационным (служебным) свойствам относятся жаро­стойкость, жаропрочность, износостойкость, радиационная стойкость, коррозионная и химическая стойкость и др.

Жаростойкость характеризует способность металлического ма­териала сопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.

Жаропрочность характеризует способность материала сохранять механические свойства при высокой температуре.

Износостойкость — это способность материала сопротивлять­ся разрушению его поверхностных слоев при трении.

Радиационная стойкость характеризует способность материала сопротивляться действию ядерного облучения.

Технологические свойства определяют способность материалов подвергаться различным видом обработки. Литейные свойства харак­теризуются способностью металлов и сплавов в расплавленном состоя­нии хорошо заполнять полость литейной формы и точно воспроизво­дить ее очертания (жидкотекучестъю), величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью к образованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии. Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различ­ным видам обработки давлением без разрушения. Свариваемость опре­деляется способностью материалов образовывать прочные сварные сое­динения. Обрабатываемость резанием определяется способностью материалов поддаваться обработке режущим инструментом.

Теория сплавов

Металлическим сплавом называется материал, полученный сплавлением двух или более металлов или металлов с неметаллами, обла­дающий металлическими свойствами. Вещества, которые образуют сплав называются компонентами.

Фазой называют однородную часть сплава, характеризующуюся определенными составом и строением и отделенную от других частей сплава поверхностью раздела. Под структурой понимают форму размер и характер взаимного распо­ложения фаз в металлах и сплавах. Структурными составляющими называют обособленные части сплава, имеющие одинаковое строе­ние с присущими им характерными особенностями.

Виды сплавов по структуре. По характеру взаимодействия ком­понентов все сплавы подразделяются на три основных типа: механи­ческие смеси, химические соединения и твердые растворы.

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется, если они не способны к взаимодействию или взаимному растворению. Каждый компонент при этом кристаллизуется в свою кристалличес­кую решетку. Структура механических смесей неоднородная, состо­ящая из отдельных зерен компонента А и компонента В. Свойства механических смесей зависят от количественного соотношения ком­понентов: чем больше в сплаве данного компонента, тем ближе к его свойствам свойства смеси.

Химическое соединение образуется когда компоненты сплава А и В вступают в химическое взаимодействие. При этом при этом соотношение чисел атомов в соединении соответствует его химичес­кой формуле А_mВ_n . Химическое соединение имеет свою кристалли­ческую решетку, которая отличается от кристаллических решеток компонентов. Химические соединения имеют однородную структу­ру, состоящую из одинаковых по составу и свойствам зерен.

При образовании твердого раствора атомы одного компонента входят в кристаллическую решетку другого. Твердые растворы заме­щения образуются в результате частичного замещения атомов крис­таллической решетки одного компонента атомами второго (рис. 6, б).

Твердые растворы внедрения образуются когда атомы растворенного компонента внедряются в кристаллическую решетку компонента -растворителя (рис. 6, в). Твердый раствор имеет однородную струк­туру, одну кристаллическую решетку. В отличие от химического соединения твердый раствор существует не при строго определен­ном соотношении компонентов, а в интервале концентраций. Обо­значают твердые растворы строчными буквами греческого алфавита: α, β, γ, δ и т. д.

Диаграмма состояния

Диаграмма состояния показывает строе­ние сплава в зависимости от соотношения компонентов и от темпера­туры. Она строится экспериментально по кривым охлаждения спла­вов (рис. 8). В отличие от чистых металлов сплавы кристаллизуются не при постоянной температуре, а в интервале температур. Поэтому на кривых охлаждения сплавов имеется две критические точки. В верхней критической точке, называемой точкой ликвидус (t_л), начина­ется кристаллизация. В нижней критической точке, которая называ­ется точкой солидус (t_c), кристаллизация завершается. Кривая охлаж­дения механической смеси (рис. 8, а) отличается от кривой охлаждения твердого раствора (рис. 8, б) наличием горизонтального участка. На этом участке происходит кристаллизация эвтектики.

Эвтектикой на­зывают механическую смесь двух фаз, одновременно кристаллизовав­шихся из жидкого сплава. Эвтектика имеет определенный химичес­кий состав и образуется при постоянной температуре.

Диаграмму состояния строят в координатах температура-концен­трация. Линии диаграммы разграничивают области одинаковых фазо­вых состояний. Вид диаграммы зависит от того, как взаимодейству­ют между собой компоненты. Для построения диаграммы состояния используют большое количество кривых охлаждения для сплавов раз­личных концентраций. При построении диаграммы критические точ­ки переносятся с кривых охлаждения на диаграмму и соединяются линией. В получившихся на диаграмме областях записывают фазы или структурные составляющие. Линия диаграммы состояния на ко­торой при охлаждении начинается кристаллизация сплава называется линией ликвидус, а линия на которой кристаллизация завершается — линией солидус.

Виды диаграмм состояния

Диаграмма состояния сплавов, обра­зующих механические смеси (рис. 9), характеризуется отсутствием растворения компонентов в твердом состоянии. Поэтому в этом спла­ве возможно образование трех фаз: жидкого сплава Ж, кристаллов А и кристаллов В. Линия АСВ диаграммы является линией ликвидус: на участке АС при охлаждении начинается кристаллизация компонента А, а на участке СD — компонента В. Линия DСВ является линией солидус, на ней завершается кристаллизация А или В и при постоян­ной температуре происходит кристаллизация эвтектики Э. Сплавы концентрация которых соответствует точке С диаграммы называются эвтектическими, их структура представляет собой чистую эвтектику.

Сплавы, расположенные на диаграмме левее эвтектического, называ­ются доэвтектическими, их структура состоит из зерен А и эвтекти­ки. Те сплавы которые на диаграмме расположены правее эвтектичес­кого, называются заэвтектическими, их структура представляет собой зерна В, окруженные эвтектикой.

Диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимос­тью компонентов в твердом состоянии изображена на рис. 10. Для этого сплава возможно образование двух фаз: жидкого сплава и твер­дого раствора а. На диаграмме имеется всего две линии, верхняя является линией ликвидус, а нижняя — линией солидус.

Диаграмма состояния сплавов с ограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии показана на рис 11. В этом сплаве могут существовать три фазы — жидкий сплав, твердый раствор α компонента В в компоненте А и твердый раствор β компонента А в компоненте В. Данная диаграмма содержит в себе элементы двух пре­дыдущих. Линия АСВ является линией ликвидус, линия АDСЕВ — линией солидус. Здесь также образуется эвтектика, имеются эвтек­тический, доэвтектический и заэвтектический сплавы. По линиям FD и EG происходит выделение вторичных кристаллов α_IIи β_II(вслед­ствие уменьшения растворимости с понижением температуры). Про­цесс выделения вторичных кристаллов из твердой фазы называется вторичной кристаллизацией.

Диаграмма состояния сплавов, образующих химическое соеди­нение (рис. 12) характеризуется наличием вертикальной линии, соот­ветствующей соотношением компонентов в химическом соединении А_mВ_n. Эта линия делит диаграмму на две части, которые можно рас­сматривать как самостоятельные диаграммы сплавов, образуемых одним из компонентов с химическим соединением. На рис. 12 изоб­ражена диаграмма для случая, когда каждый из компонентов образу­ет с химическим соединением механическую смесь.

Характеристики основных механических свойств металлов и сплавов и способы их определения

Любое вещество, будь то газ, жидкость или твердое тело, обладает рядом специфических, только ему присущих свойств. Однако эти свойства позволяют не только индивидуализировать элементы, но и объединять их в группы по принципу схожести.

Посмотрите на металлы: с обывательской точки зрения это блестящие элементы, с высокой электро- и теплопроводностью, не восприимчивые к внешним физическим воздействиям, ковкие и легко свариваемые при высоких температурах. Достаточен ли этот перечень. чтобы объединить металлы в одну группу? Конечно же нет, металлы и их производные (сплавы) гораздо сложнее и обладают целым набором химических, физических, механических и технологических свойств. Сегодня мы поговорим лишь об одной группе: механических свойствах металлов.

 

Основные механические свойства металлов

 

Что это за свойства? Под механическими понимают такие свойства субстанции, которые отражают ее умение противостоять действиям извне. Известно девять основных механических свойств металлов:

— Прочность — означает, что приложение статической, динамической или знакопеременной нагрузки не приводит к нарушению внешней и внутренней целостности материала, изменению его строения, формы и размеров.

— Твердость (часто путают с прочностью) — характеризует возможность одного материала противостоять прониканию другого, более твердого предмета.

 

 

— Упругость — означает способность к деформированию без нарушения целостности под действием определенных сил и возвращению первоначальной формы после освобождения от нагрузки.

— Пластичность (часто путают с упругостью и наоборот) — также способность к деформации без нарушения целостности, однако в отличие от упругости, пластичность означает, что объект способен сохранить полученную форму.

— Стойкость к трещинам — под воздействием внешних сил (ударов, натяжений и пр.) материал не образует трещин и сохраняет наружную целостность.

— Вязкость или ударная вязкость — антоним ломкости, то есть возможность сохранять целостность материала при возрастающих физических воздействиях.

— Износостойкость — способность к сохранению внутренней и внешней целостности при длительном трении.

 

 

— Жаростойкость — длительная возможность противостоять изменению формы, размера и разрушению при воздействии больших температур.

— Усталость — время и количество циклических воздействий, которые материал может выдержать без нарушения целостности.

Часто, говоряо тех или иных свойствах, мы путаем их названия: технологические свойства относим к физическим, физические к механическим и наоборот. И это неудивительно, ведь несмотря на глубинные отличия, лежащие в основе той или иной группы свойств, механические свойства не только крайне тесно связаны с другими характеристиками металлов, но и напрямую зависят от них.

 

Физические свойства металлов

 

Наиболее взаимозависимы между собой механические и химические свойства металлов, ведь именно химический состав металла или сплава, его внутреннее строение (особенности кристаллической решетки) диктуют все остальные его параметры. Если говорить о механических и физических свойствах металлов, то их чаще других путают между собой, что обусловлено близостью данных определений.

Физические свойства часто неотделимы от механических. К примеру, тугоплавкие металлы еще и самые прочные. Главное же отличие лежит в природе свойств. Физические свойства — те что проявляется в покое, механические — только под воздействием извне. Не хуже других связаны механические и технологические свойства металлов. Например, механическое свойство металла «прочность» может быть результатом его грамотной технологической обработки (с этой целью нередко используют «закалку» и «старение»). Обратная взаимосвязь не менее важна, к примеру, ковкость проявление хорошей ударной вязкости.

 

 

Делая вывод, можно сказать, что зная некоторые химические, физические или технологические свойства можно предугадать, как будет вести себя металл под воздействием нагрузки (т.е. механически), и наоборот.

В чем отличия механических свойств металлов и сплавов?

Различаются ли механические свойства металлов и сплавов? Безусловно. Ведь любой металлический сплав изначально создается с целью получения каких-либо конкретных свойств. Некоторые сочетания легирующих элементов и основного металла в сплаве способны мгновенно преобразить легируемый элемент. Так алюминий ( не самый прочный и твердый металл в мире) в сочетании с цинком и магнием образует сплав по прочности сравнимый со сталью. Все это дает практически неограниченные возможности в получении веществ наиболее близких к требуемым.

 

 

 

Отдельное внимание следует уделить механическим свойствам наплавленных металлов. Наплавленным считается металл, с помощью которого производилась сварка двух или более частей какого-то металлического элемента или конструкции. Этот металл словно нитки соединяет разорванные части. От того, как будет вести себя «шов» под нагрузкой, будет зависеть безопасность и надежность всей конструкции. Исходя из этого, крайне важно, чтобы свойства наплавленного металла были не хуже, чем у главного металла.

 

Как определить механические свойства?

 

Экспериментальным путем. Среди основных методов определения механических свойств металлов можно выделить:

— испытания на растяжение;

— метод вдавливания по Бринеллю;

 

 

— определение твердости металла по Роквеллу;

— оценка твердости по Виккерсу;

— определение вязкости с помощью маятникового копра;

 

Механические свойства имеют весьма серьезное значение. Их знание позволяет использовать металлы и их сплавы с наибольшей эффективностью и отдачей.

Основные физические и механические свойства металлов — Moy-Instrument.Ru

Свойства металлов (стр. 1 из 2)

1.Основные свойства металлов.

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

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

К химическим – окисляемость, растворимость и коррозионная стойкость.

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

К технологическим – прокаливаемость, жидкотекучесть, ковкость, свариемость, обрабатываемость резанием.

1. Физические и химические свойства.

Цвет . Металлы непрозрачны, т.е. не пропускают сквозь себя свет, и в этом отраженном свете каждый металл имеет свой особенный оттенок – цвет.

Из технических металлов окрашенными являются только медь (красная) и ее сплавы. Цвет остальных металлов колеблется от серо- стального до серебристо – белого. Тончайшие пленки окислов на поверхности металлических изделий придают им дополнительные окраски.

Удельный вес. Вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах, называется удельным весом.

По величине удельного веса различают легкие металлы и тяжелые металлы. Из технических металлов легчайшим является магний ( удельный вес 1,74), наиболее тяжёлым – вольфрам (удельный вес 19,3). Удельный вес металлов в некоторой степени зависит от способа их производства и обработки.

Плавкость. Способность при нагревании переходить из твердого состояния в жидкое является важнейшим свойством металлов. При нагревании все металлы переходят из твердого состояния в жидкое, а при охлаждении расплавленного металла – из жидкого состояния в твердого. Температура плавления технических сплавов имеет не одну определённую температуру плавления, а интервал температур, иногда весьма значительный.

Электропроводность. Электропроводность заключается в переносе электричества свободными электронами. Электропроводность металлов в тысячи раз выше электропроводности неметаллических тел. При повышении температуры электропроводность металлов падет, и при понижении – возрастает. При приближении к абсолютному нулю (- 273 0 С) электропроводность беспредельно металлов колеблется от +232 0 (олово) до 3370 0 (вольфрам). Большинство увеличивается (сопротивление, падает почти до нуля).

Электропроводность сплавов всегда ниже электропроводности одного из компонентов, составляющих сплавов.

Магнитные свойства. Явно магнитными (ферромагнитьными) являются только три металла: железо, никель, и кобальт, а также некоторые их сплавы. При нагревании до определённых температур эти металлы также теряют магнитные свойства. Некоторые сплавы железа и при комнатной температуре не являются ферромагнитными. Все прочие металлы разделяются на парамагнитные (притягивают магнитами) и диамагнитные (отталкиваются магнитами).

Теплопроводность. Теплопроводность называется переход тепла в теле от более нагретого места к менее нагретому без видимого перемещения частиц этого тела. Высокая теплопроводность металлов позволяет быстро и равномерно нагревать их и охлаждать.

Из технических металлов наибольшей теплопроводностью облает медь. Теплопроводность железа значительно ниже, а теплопроводность стали меняется в зависимости от содержания в ней компонентов. При повышении температуры теплопроводность уменьшается, при понижении – увеличивается.

Теплоёмкость. Теплоёмкость называется количество тепла, необходимое для повышения температуры тела на 1 0 .

Удельной теплоемкостью вещества называется то количество тепла в килограмм – калориях, которое нужно сообщить 1кг вещества, чтобы повысить его температуру на 1 0 .

Удельная теплоёмкость металлов в сравнении с другими веществами невелика, что позволяет относительно легко нагревать их до высоких температур.

Расширяемость при нагревании. Отношение приращения длины тела при его нагревании на 1 0 к первоначальной его длине называется коэффициентом линейного расширения. Для различных металлов коэффициентом линейного расширения колеблется в широких пределах. Так, например, вольфрам имеет коэффициент линейного расширения 4,0·10 -6 , а свинец 29,5 ·10 -6 .

Коррозионная стойкость. Коррозия есть разрушение металла вследствие химического или электрохимического взаимодействия его с внешней средой. Примером коррозии является ржавление железа.

Высокая сопротивляемость коррозии (коррозионная стойкость) является важным природным свойством некоторых металлов: платины, золота и серебра, которые именно поэтому и получили название благородных. Хорошо сопротивляются коррозии также никель и другие цветные металлы. Черные металлы коррозируют сильнее и быстрее, чем цветные.

2. Механические свойства.

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

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

Упругость. Упругостью металла называется его свойство востонавливать свою форму после прекращения действия внешних сил, вызывавших изменение формы(деформацию.)

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

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

В табл. 1 приведены свойства технических металлов.

Какими свойствами обладают металлы и сплавы

Металлические изделия и детали используются в разных сферах промышленности. Существует множество видов металлов и каждый из них обладает сильными и слабыми сторонами. При изготовлении деталей для машин, самолётов или промышленного оборудования мастера обращают внимание на характеристики материала. Поэтому требуется знать свойства металлов и сплавов.

Признаки металлов

У металлов есть признаки, которые их характеризуют:

1. Высокие показатели теплопроводности. Металлические материалы хорошо проводят электричество.
2. Блеск на изломе.
3. Ковкость.
4. Кристаллическая структура.

Не все материалы прочные и обладают высокими показателя износоустойчивости. Это же касается плавления при высоких температурах.

Классификация металлов

Металлы разделяются на две большие группы — черные и цветные. Представители обоих видов различаются не только характеристиками, но и внешним видом.

Черные

Представители этой группы считаются самыми распространёнными и недорогими. В большинстве своем имеют серый или тёмный цвет. Плавятся при высокой температуре, обладают высокой твердостью и большой плотностью. Главный представитель этой группы — железо. Эта группа разделяется на подгруппы:

1. Железные — к представителям этой подгруппы относится железо, никель и кобальт.
2. Тугоплавкие — сюда входят металлы температура плавления которых начинается с 1600 градусов. Их применяют при создании основ для сплавов.
3. Редкоземельные — к ним относятся церий, празеодим и неодим. Обладают низкой прочностью.

Существуют урановые и щелочноземельные металлы, однако они менее популярны.

Цветные

Представители этой группы отличаются яркой окраской, меньшей прочностью, твердостью и температурой плавления (не для всех). Разделяется эта группа на следующие подгруппы:

1. Лёгкие — подгруппа, включающая в себя металлы с плотностью до 5000 кг/м3. Это такие материалы, как литий, натрий, калий, магний и другие.
2. Тяжёлые — сюда относится серебро, медь, свинец и другие. Плотность превышает 5000 кг/м3.
3. Благородные — представили этой подгруппы имеют высокую стоимость и устойчивость к коррозийным процессам. К ним относятся золото, палладий, иридий, платина, серебро и другие.

Выделяются тугоплавкие и легкоплавкие металлы. К тугоплавким относится вольфрам, молибден и ниобий, а к легкоплавким все остальные.

Основные виды сплавов

Человечество знакомо с различными металлическими сплавами. Самыми многочисленными из них являются соединения на основе железа. К ним относятся ферриты, стали и чугун. Ферриты имеют магнитные свойства, в чугуне содержится более 2,4% углерода, а сталь — это материал с высокой прочность и твердостью.

Отдельное внимания требуют металлические сплавы из цветных металлов.

Цинковые сплавы

Соединения металлов, которые плавятся при низких температурах. Смеси на основе цинка устойчивы к воздействию коррозийных процессов. Легко обрабатываются.

Алюминиевые сплавы

Популярность алюминий и сплавы на его основе получили во второй половине 20 века. Этот материал обладает такими преимуществами:

1. Устойчивость к низким температурам.
2. Электропроводность.
3. Малый вес заготовок в сравнении с другими металлами.
4. Износоустойчивость.

Однако нельзя забывать про то, что алюминий плавится при низких температурах. При температуре около 200 градусов характеристики ухудшаются.

Алюминий применяется при изготовлении комплектующих к машинам, производстве деталей для самолётов, составляющих промышленного оборудования, посуды, инструментов. Не многие знают, что алюминий популярен в сфере производства оружия. Связано это с тем, что детали из алюминия не искрят при сильном трении.

Чтобы увеличить прочность детали, алюминий смешивают с медью. Чтобы заготовка выдерживала давление — с марганцем. Кремний добавляют, чтобы получить обычную отливку.

Медные сплавы

Сплавы на основе меди — марки латуни. Из этого материала изготавливаются детали высокой точности, так как латунь легко обрабатывать. В составе сплава может содержаться до 45% цинка.

Свойства сплавов

Чтобы изготавливать детали и конструкции, нужно знать основные свойства металлов и сплавов. При неправильной обработке готовая деталь может быстро выйти из строя и разрушить оборудование.

Физические свойства

Сюда относятся визуальные параметры и характеристики материала, изменяющиеся при обработке:

1. Теплопроводность. От этого зависит насколько поверхность будет передавать тепло при нагревании.
2. Плотность. По этому параметру определяется количество материла, которое содержится в единице объёма.
3. Электропроводность. Возможность металла проводить электрический ток. Этот параметр называется электрическое сопротивление.
4. Цвет. Этот визуальный показатель меняется под воздействием температур.
5. Прочность. Возможность материала сохранять структуру при обработке. Сюда же относится твердость. Эти показатели относятся и к механическим свойствам.
6. Восприимчивость к действию магнитов. Это возможность материала проводить через себя магнитные лучи.

Физические основы позволяют определить в какой сфере будет использоваться материал.

Химические свойства

Сюда относятся возможности материала противостоять воздействию химических веществ:

1. Устойчивость к коррозийным процессам. Этот показатель определяет на сколько материал защищён от воздействия воды.
2. Растворимость. Устойчивость металла к воздействию растворителей — кислотам или щелочным составам.
3. Окисляемость. Параметр указывает на выделение оксидов металлом при его взаимодействии с кислородом.

Обуславливаются эти характеристики химическим составом материала.

Механические свойства

Механические свойства металлов и сплавов отвечают за целостность структуры материала:

• прочность;
• твердость;
• пластичность;
• вязкость;
• хрупкость;
• устойчивость к механическим нагрузкам.

Технологические свойства

Технологические свойства определяют способность металла или сплава изменяться при обработке:

1. Ковкость. Обработка заготовки давлением. Материал не разрушается. Структура изменяется.
2. Свариваемость. Восприимчивость детали к работе сварочным оборудованием.
3. Усадка. Происходит этот процесс при охлаждении заготовки после её разогрева.
4. Обработка режущим инструментом.
5. Ликвация (затвердевание жидкого металла при понижении температуры).

Основной способ обработки металлических деталей — нагревание.

Свойства металлов и сплавов отвечают за то, как себя будет вести готовое изделие при эксплуатации. При обработке материалов также важно знать его характеристики.

ФИЗИЧЕСКИЕ, ХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ;

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ИХ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Одним из основных факторов, обеспечивающих выпуск надежной и качественной продукции машиностроительных предприятий, является правильный выбор металлов для различных изделий и конструкций. Для этого надо хорошо знать условия работы деталей и конструкций и свойства предназначаемых, для них металлов.

Свойства металлов и сплавов делятся на несколько групп: физические, механические, химические, технологические, специальные.

Физические свойства металлов. Плотность (кг/м 3 ) — отношение массы металла к его объему. Металлы с малой плотностью применяют при изготовлении легких конструкций, например сплавы магния и алюминия в самолетостроении.

Температура плавления (°С) — температура, при которой металл переходит в жидкое состояние. Легкоплавкие сплавы — алюминий с Т_пл 660°С, олово с Т_пл 232°С, тугоплавкие — вольфрам с Т_пл 3416°С, железо с Т_пл 1539°С.

Тепловое расширение — равномерное увеличение объема (длины) тела при нагревании. Характеризуется коэффициентом расширения α (град -1 ). Этот коэффициент показывает относительное изменение линейных размеров тела при изменении температуры на один градус.

Обычно определяют средний коэффициент линейного расширения ее, характеризующий тепловое расширение в широком интервале температур: от 0° или 20°С до заданной.

Коэффициент объемного расширения в три раза больше коэффициента линейного расширения.

Тепловое расширение при выборе металлов учитывают для конструкций, работающих при переменных и повышенных температурах.

Коэффициент линейного расширения углеродистой стали при 20°С составляет 12 ×10 -6 , вольфрама — 4,3×10 -6 дуралюмина — 22×10 -6 град -1 .

Теплопроводность [Вт/(м×К)] — способность передавать теплоту от нагретых зон более холодным.

Коэффициент теплопроводности λ пока

2. Механические свойства металлов. Материаловедение: конспект лекций [litres]

2. Механические свойства металлов

Механические свойства металлов определяются следующими характеристиками: предел упругости ?_Т, предел текучести ?_Е, предел прочности относительное удлинение ?, относительное сужение ? и модуль упругости Е, ударная вязкость, предел выносливости, износостойкость.

Твердость, определяемая простейшими неразрушающими методами, зависит в основном от содержания углерода и условий термической обработки стали. Для грубой оценки прочности можно пользоваться следующим соотношением: ?_В = НВ/3.

Все металлические детали машин в процессе эксплуатации подвергаются воздействию различных внешних нагрузок, которые могут производиться плавно, постепенно (статически) или мгновенно (динамически). Воздействуя на детали, внешние нагрузки изменяют их форму, т. е. деформируют Свойство материалов из металла и сплавов принимать первоначальную форму после прекращения действия внешних сил называется упругостью, а деформация, исчезающая после снятия нагрузки, получила название упругой. Если к металлической детали приложить большие усилия и после прекращения их действия она не примет своей первоначальной формы, а останется деформированной, то такая деформация называется пластической. Способность металлических материалов и деталей деформироваться под воздействием внешних нагрузок, не разрушаясь, и сохранять измененную форму после прекращения действия усилий называется пластичностью. Материалы из металлов, не способные к пластическим деформациям, называются хрупкими.

Важным свойством материалов и деталей из металлов наряду с упругостью и пластичностью является прочность. Металлические детали или инструмент в зависимости от условий работы должны обладать определенными механическими свойствами – прочностью, упругостью, пластичностью.

При длительной эксплуатации металлические детали машин подвергаются повторно—переменным нагрузкам (растяжение – сжатие). При напряжениях, меньших предела текучести или предела упругости, они могут внезапно разрушиться. Это явление называется усталостью металлов. Пределом выносливости (усталости) называют максимальное напряжение, которое выдерживают материалы и детали из металлов, не разрушаясь, при достаточно большом числе повторно—переменных нагружений (циклов).

Для стальных образцов эту характеристику устанавливают при 10 млн циклов, для цветных металлов – при 100 млн циклов. Предел выносливости обозначают греческой буквой? _–1 и измеряют в Па.

В процессе работы многие детали машин нагреваются до высоких температур, достигающих 1000 °C и более. Для таких деталей важной характеристикой является жаропрочность – способность материалов из металлов и сплавов сохранять необходимую прочность при высоких температурах. У металлов и сплавов, работающих длительное время под нагрузкой при высоких температурах, наблюдается явление ползучести, т. е. непрерывная пластическая деформация под действием постоянной нагрузки (металл «ползет»).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Основные механические свойства металлов и сплавов, особенности их определения

Область применения металлов определяется их основными механическими свойствами. Выделяют много параметров, которые могут использоваться для определения качества стали. Механические свойства металлов и сплавов могут существенно отличаться, что связано с химическим составом, особенностями структуры и тем, была ли проведена термическая обработка. Рассмотрим все особенности механических свойств металлов подробнее.

Основные механические показатели

Металлы получили широкое применение благодаря тому, что могут обладать различными эксплуатационными характеристиками. Наибольшее распространение получили следующие:

1. Твердость определяется несколькими методами при использовании соответствующей оснастки.
2. Предел прочности учитывается при производстве различных деталей, которые на момент эксплуатации подвержены воздействию различных нагрузок.
3. Упругость — способность металла или сплава возвращать свою форму после того, как на поверхность перестает воздействовать нагрузка. Металлы обладают относительно невысоким показателем упругости.
4. Под ударной вязкостью понимают сопротивление материала воздействию ударных нагрузок. Учитывается при производстве деталей, на которые в дальнейшем будет оказываться переменная нагрузка.
5. Ползучестью называют свойство металла или сплава к медленной пластичной деформации при воздействии нагрузок. Как правило, параметр проявляется при воздействии высокой температуры, когда начинает перестраиваться кристаллическая решетка.
6. Выделяют и усталость металла. Эта характеристика указывает на то, как материал будет разрушаться при воздействии большого числа повторно-переменных нагрузок. Кроме этого, выделяют выносливость — способность материала выдерживать подобные нагрузки.
7. Точка плавления. Металлы и сплавы могут переходить из твердого состояния в жидкое при воздействии высокой температуры. Плавка может проходить при различных показателях температуры, которые и называют точной плавления.

Рассмотрим некоторые наиболее важные механические показатели, которые указываются в технической литературе.

Твердость материала

Твердость — характеристика, которая определяет способность одного металла сопротивляться проникновению в него другого твердого тела. Этот показатель один из основных, учитывается при производстве различных деталей, инструментов и изделий.

Выделяют несколько методов определения этого показателя:

1. По Бринеллю проводится определение твердости поверхности путем плавного увеличения оказываемой нагрузки. Для этого используется стальной шарик, который вдавливается под воздействием определенного давления. После проведения испытания проверяется диаметр отпечатка и высчитывается то, какая твердость у тестируемой поверхности. Измеряется твердость в HB .
2. По Роквуллу тестирование проводится при использовании алмазного конуса стандартного типа. Кроме этого, подходит и шарик диаметром 1,588 мм из закаленной стали. По данному методу показатель твердости получается в определенных единицах измерения.
3. По Виккурсу определяют твердость поверхности также при использовании специального алмазного наконечника. Выполнен он в виде пирамиды с четырьмя гранями. Как и при измерении по Бринеллю, на наконечник оказывается давление, после чего измеряется отпечаток и проводятся вычисления показателя твердости.

Высокая твердость часто определяет хрупкость структуры. Существует много различных методов повышения твердости поверхности, большая часть предусматривает выполнение термической и химической обработки.

Предел прочности

Под пределом прочности понимают величину, которая численно равна наибольшей нагрузке, приложенной к образу при растяжении, разделенной на площадь поперечного сечения. Указывается в кг/мм².

К особенностям определения этого показателя можно отнести нижеприведенные моменты:

1. Для проведения теста используется специальная разрывная машина.
2. На момент прикладывания нагрузки может наблюдаться удлинение образца.
3. В некоторый момент происходит скачок показателя на растяжение.

После достижения определенного показателя образец начинает удлиняться с большей скоростью. Для более точного определения предела прочности проводится создание графика, на котором и отмечается точка скачка скорости растяжения.

Предел текучести

Практически все металлы и сплавы могут находиться в двух основных агрегатных состояниях: жидком и твердом. Предел текучести — показатель, определяющий напряжение, при котором на момент деформации образца указатель нагрузки на применяемой разрывной машине остается неизменным. Этот показатель учитывается при изготовлении различных заготовок, которые в дальнейшем будут использоваться под нагрузкой.

Основные свойства металлов и сплавов

Подробности

Подробности

Опубликовано 27.05.2012 13:19

Просмотров: 58546

Чтобы машина работала долго и надежно в различных условиях, необходимо ее детали изготовлять из материалов, имеющих определенные физические, механические, технологические и химические свойства.

Физические свойства. К этим свойствам относятся: цвет, удельный вес, теплопроводность, электропроводность, температура плавления, расширение при нагревании.

Цвет металла или сплава является одним из признаков, позволяющих судить о его свойствах. При нагреве по цвету поверхности металла можно примерно определить, до какой температуры он нагрет, что особо важно для сварщиков. Однако некоторые металлы (алюминий) при нагреве не меняют цвета.

Поверхность окисленного металла имеет иной цвет, чем не окисленного.

Удельный вес — вес одного кубического сантиметра вещества, выраженный в граммах. Например, углеродистая сталь имеет удельный вес, равный 7,8 г/см. В авто- и авиастроении вес деталей является одной из важнейших характеристик, поскольку конструкции должны быть не только прочными, но и легкими. Чем больше удельный вес металла, тем более тяжелым (при равном объеме) получается изделие.

Теплопроводность — способность металла проводить тепло — измеряется количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 см2 за 1 мин. Чем больше теплопроводность, тем труднее нагреть кромки свариваемой детали до нужной температуры.

Температура плавления — температура, при которой металл переходит из твердого состояния в жидкое. Чистые металлы плавятся при одной постоянной температуре, а сплавы — в интервале температур.

Расширение металлов при нагревании является важной характеристикой. Поскольку при сварке происходит местный нагрев (нагрев лишь небольшого участка изделия), то изделие в различных частях нагревается до разных температур, что приводит к деформированию (короблению) изделия. Две детали, изготовленные из разных металлов и нагретые до одинаковой температуры, будут расширяться по-разному. Поэтому, если эти детали будут скреплены между собой, то при нагревании могут изогнуться и даже разрушиться.

Усадка — уменьшение объема расплавленного металла при его охлаждении. В процессе усадки металла сварного шва наблюдается коробление детали, появляются трещины или образуются усадочные раковины. Каждый металл имеет свою величину усадки. Чем она больше, тем труднее получить качественное соединение.

Механические свойства. К механическим свойствам металлов и сплавов относятся прочность, твердость, упругость, пластичность, вязкость.

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

Прочность — способность металла сопротивляться разрушению при действии на него нагрузки.

Твердость — способность металла сопротивляться внедрению в его поверхность другого более твердого тела.

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.

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 (детали вагонов, автомобилей и т. п.).

Механические свойства выявляются при воздействии на металл растягивающих, изгибающих или других сил. Механические свойства металлов характеризуются: 1) пределом прочности в кг/мм2; 2) относительным удлинением в %;3) ударной вязкостью в кгм/см2; 4) твердостью; 5) углом загиба. Перечисленные основные свойства металлов определяются следующими испытаниями: 1) на растяжение; 2) на загиб; 3) на твердость; 4) на удар. Все эти испытания производятся на образцах металла при помощи специальных машин.

Испытание на растяжение. Испытанием на растяжение определяют предел прочности и относительное удлинение металла. Пределом прочности называется усилие, которое надо приложить на единицу площади поперечного сечения образца металла, чтобы разорвать его.

Для испытания на растяжение изготовляют образцы, форма и размеры которых установлены ГОСТ 1497-42. На рисунке представлены размеры и форма цилиндрических образцов для испытания на растяжение на специальных разрывных машинах» Головки образца закрепляют в захваты машины, после чего дают нагрузку, растягивающую образец до разрушения. Если величину разрушающего усилия выраженного в килограммах, разделить на число квадратных миллиметров поперечного сечения образца Fo9 то получим величину предела прочности в килограммах на квадратный миллиметр (предел прочности обозначается ов):

Для испытания листового металла изготовляют плоские образцы. На рисунке, в показаны размеры и форма плоских образцов для испытания сварных соединений. Малоуглеродистые стали имеют предел прочности около 40 кг/мм2 стали повышенной прочности и специальные — 150 кг/мм2. Для вычисления относительного удлинения, обозначаемого Ъ, определяют сначала абсолютное удлинение образца. Для этого разорванные части образца плотно прикладывают друг к другу и замеряют расстояние между метками границ расчетной длины (получают размер /). Затем из полученной длины вычитают первоначальную расчетную длину образца /о, остаток делят на первоначальную расчетную длину и умножают на 100.

Относительное удлинение металла есть выраженное в процентах отношение остающегося после разрыва увеличения длины образца К его первоначальной длине.

Относительное удлинение малоуглеродистой стали примерно равно 20%. Относительное удлинение характеризует пластичность металла, оно снижается с повышением предела прочности.

Испытание на твердость. В нашей промышленности для определения твердости металла чаще всего применяется прибор Бринеля или Роквелла. Твердость по Бринелю определяют следующим образом. Твердый стальной шарик диаметром 10,5 или 2,5 мм вдавливается под прессом в испытуемый металл. Затем при помощи бинокулярной трубки измеряют диаметр отпечатка, который получился под шариком на испытуемом металле. По диаметру отпечатка и по соответствующей таблице определяют твердость по Бринелю.

Твердость некоторых сталей в единицах по Бринелю:

Малоуглеродистая сталь……ИВ 120—130

Сталь повышенной прочности …. ИВ 200—300 Твердые закаленные стали…..ИВ 500—600

С увеличением твердости пластичность металла снижается. Испытание на удар. Этим испытанием определяют способность металла противостоять ударным нагрузкам. Испытанием на удар определяют ударную вязкость металла.

Ударная вязкость определяется путем испытания образцов на специальных маятниковых копрах. Для испытания применяются специальные квадратные образцы с надрезом (фиг. 11,е). Чем меньше ударная вязкость, тем более хрупок и тем менее надежен в работе такой металл. Чем выше ударная вязкость, тем металл лучше. Хорошая малоуглеродистая сталь имеет ударную вязкость, равную 10—15 кгм/см2.

Во многих случаях для проверки пластичности металлов или сварных соединений применяют технологические испытания образцов, к которым относятся испытания на угол загиба, на сплющивание, продавливание и др.

Испытания на загиб. Для проведения испытания на загиб образец из металла укладывается на шарнирных опорах и нагрузкой, приложенной посредине, изгибается до появления трещин на выпуклой стороне образца. После этого испытание прекращают и измеряют величину внешнего угла а. Чем больше угол загиба, тем пластичнее металл. Качественная малоуглеродистая сталь дает угол загиба 180°.

Для определения пластичности сварного соединения вырезают такой же плоский образец со сварным швом, расположенным посредине, и со снятым усилением.

Испытанием на сплющивание определяют способность металла деформироваться при сплющивании. Этой пробе обычно подвергают отрезки сварных труб диаметром 22—52 мм со стенками толщиной от 2,5 до 10 мм. Проба заключается в сплющивании образца под прессом до получения просвета между внутренними стенками трубы, равного учетверенной толщине стенки трубы. При этом испытании образец не должен давать трещин.

Технологические свойства. В эту группу свойств входят свариваемость, жидкотекучесть, ковкость, обрабатываемость резанием и другие. Технологические свойства имеют весьма важное значение при производстве тех или иных технологических операций и определяют пригодность металла к обработке тем или иным способом.

Свариваемость — свойство металлов давать доброкачественные соединения при сварке, характеризующиеся отсутствием трещин и других пороков металла в швах и прилегающих зонах, причем иногда металл хорошо сваривается одним методом и неудовлетворительно— другим. Например, дюралюминий удовлетворительно сваривается точечной сваркой и плохо — газовой, чугун хорошо сваривается газовой сваркой с подогревом и плохо — дуговой и т. д.

Жидкотекучесть — способность расплавленных металлов и сплавов заполнять литерную форму.

Ковкость — способность металлов и сплавов изменять свою форму при обработке давлением.

Обрабатываемость резанием — способность металла более или менее легко обрабатываться острым режущим инструментом (резцом, фрезой, ножовкой и т. д.) при различных операциях механической обработки (резание, фрезерование и т. д.).

Химические свойства. Под химическими свойствами металлов подразумевается их способность вступать в соединение с различными веществами и в первую очередь с кислородом. Чем легче металл вступает в соединение с вредными для него элементами, тем легче он разрушается. Разрушение металлов под действием окружающей их среды (воздуха, влаги, растворов солей, кислот, щелочей) называется коррозией. Для достижения высокой коррозионной стойкости изготавливаются специальные стали (нержавеющие, кислотостойкие и т. п.).

Читайте также

Добавить комментарий

Механические свойства основных металлов (Таблица)

Наименование металла и обозначение модификации	Механические свойства металлов
	σв, МН/м2	σпц, МН/м2	σт, МН/м2	δ,%	Ψ,%	Е, МН/м2	НВ, Н/м2
Алюминий (Al)	80-110	30	30-70	40	85	72000	20-35
Бериллий(a-Be)	140	60	—	—	—	300000	140
Вольфрам (P-W)	1200-1400	—	750	—	—	420000	350
Железо (a-Fe)	250-330	120	125	25-55	70-85	210000	50
Кадмий (a-Cd)	62	3	10	20	50	530000	20
Кобальт (a-Co)	240	—	—	5	—	207500	125
Кремний (Si)	—	—	—	—	—	114500	240
Магний (Mg)	170-200	12	20-60	15	20	43600	25
Марганец: a-Mn P-Mn	хрупкий	хрупкий	хрупкий	хрупкий	хрупкий	201600 201600
							210
							210
Медь (Cu)	220	15	60-80	60	75	132000	35
Молибден (Mo)	700	—	—	30	—	330000	125
Никель (a-Ni)	400-500	80	120	40	70	205000	60-80
Ниобий (Nb)	340	—	—	—	30	—	250
Олово (белоеХР-Sn)	20-40	1,5	—	40	75	55000	5
Свинец(Pb)	18	2,5	5-10	50	100	17000	4-6
Титан (a-Ti)	600	—	440	28	—	105000	230
Хром (a-Cr)	хрупкий	хрупкий	хрупкий	хрупкий	хрупкий	252000	220
Цирконий (a-Zr)	950	950	—	—	—	70000	82
Цинк (Zn)	110-150	—	90-100	5-20	—	94000	30-42

Обозначения:

σ_в — предел прочности при растяжении,

σ_пц — предел пропорциональности,

σ_т — предел текучести,

δ — относительное удлинение,

Ψ — относительное сужение,

Е — модуль упругости,

НВ — твердость по Бриннелю,

МЕТАЛЛООБРАБОТКА И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ — Студопедия.Нет

Важной особенностью горячей обработки является то, что она обеспечивает улучшение механических свойств металлов. Горячая обработка (горячая прокатка или горячая штамповка) устраняет пористость, направленность и сегрегацию, которые обычно присутствуют в металлах. Горячекатаные изделия имеют лучшую пластичность и вязкость, чем необработанное литье. Во время ковки прутка зерна металла сильно вытягиваются в направлении течения. В результате ударная вязкость металла значительно улучшается в этом направлении и ослабевает в направлениях, поперечных потоку.Хорошая ковка заставляет линии потока в готовой детали ориентироваться таким образом, чтобы они лежали в направлении максимального напряжения, когда деталь вводится в эксплуатацию.

Способность металла сопротивляться утонению и разрушению во время операций холодной обработки играет важную роль при выборе сплава. В операциях, связанных с растяжением, лучшими сплавами являются те, которые становятся прочнее с деформацией (деформационное упрочнение) — например, медно-цинковый сплав, латунь, используемые для картриджей, и алюминиево-магниевые сплавы в банках для напитков, которые демонстрируют большую деформацию закаливание.

Разрушение заготовки во время штамповки может быть результатом внутренних дефектов металла. Эти дефекты часто состоят из неметаллических включений, таких как оксиды или сульфиды, которые захватываются металлом во время рафинирования. Таких включений можно избежать с помощью надлежащих производственных процедур.

Способность различных металлов подвергаться деформации различается. Изменение формы после одной операции формования часто ограничивается пластичностью металла при растяжении. Такие металлы, как медь и алюминий, при таких операциях более пластичны, чем другие металлы.

Словарь

особенность — риса, особливість

предоставить — запезпечувати

Улучшение

— покращення

имущество — властивість

исключить — виключати, добавить

Пористость —пористая направленная — направление

для выделения —розділяти

кастинг — виливок

удлиненный — подовжений

для ослабления — послаблювати

поперечный — поперечний

поток — потік, плин

закончено — отборов

рубка ухода —витончення

перелом — руйнування

деформационное упрочнение — деформаційне зміцнення

латунь — латунь

напиток — напій

банка — концервна банка

выставить — проявти

внутренний — внутрішній

недостатков — недолік, дефекти кристалічної гратки

включение — включение

в ловушке — оценка

очистка — очищення

, чтобы избежать — уникати, ухилятися

пройти — підаватися

пластичность при растяжении — пластичность при розтязи

Общее понимание:

1.Какой процесс улучшает механические свойства металлов?

2. Какие новые свойства получили горячекатаные изделия?

3. Как ковка прутка влияет на зернистость металла? Что из этого получилось?

4. Как ориентированы линии тока в кованом металле и как это влияет на прочность кованой детали?

5. Какие сплавы для деформационного упрочнения являются лучшими? Где мы можем их использовать?

6. Какие внутренние дефекты у металла?

7.Может ли металл сломаться из-за внутреннего дефекта?

8. Что ограничивает изменение формы при формовании?

Задача 1 .1. Найдите в тексте следующее:

1.важлива особливість гарячої обробки

2.покращение механічних властивостей металу

3.неороблена виливка

4.направлення внешней напруження

5. здатність опір витонченню і руйнуванню

6.проявляти велике деформаційне зміцнення

7.руйнування деталек при штамповке

8. Внутренние дефекты в металле

9.неметалічні включення

10. здатність металлов підаватися деформації

11.обмежується пластичністю металу при розтязі

Задача 1 .2. Перевести на английский язык:

1. Гаряча обробка металу покращує його механічні властивості и усува пористість в внутрішні дефекти.

1. Повышение точности при увеличении значимо покращение количества металла в этом направлении и уменьшении його міцність при поперечном.

2. Хороше прокладка орієнтує лінії плинності в величине напруження.

3. Деформаційне зміцнення металла при холодній обробці дуже важливе для одержания металів з покращеними властивностями.

4. Внутри дефектов металла — це неметаллический включен тип окислов чи сульфидов.

5. Зміна форми при штампуванні металічних деталей обмежується пластичністю металу при розтязі.

БЛОК 7

ВНЕШНИЕ СИЛЫ

Материаловедение и технология — это изучение материалов и способов их изготовления для удовлетворения потребностей современных технологий.Используя лабораторные методы и знания физики, химии и металлургии, ученые находят новые способы использования металлов, пластмасс и других материалов.

Инженеры должны знать, как материалы реагируют на внешние силы, такие как растяжение, сжатие, скручивание, изгиб и сдвиг. Все материалы реагируют на эти силы упругой деформацией. То есть материалы возвращаются к своему первоначальному размеру и форме, когда внешняя сила исчезает. Материалы также могут иметь остаточную деформацию или ломаться.Результатом действия внешних сил являются ползучесть и усталость.

Сжатие — это давление, вызывающее уменьшение объема. Когда на материал действует сила изгиба, сдвига или скручивания (скручивания), одновременно действуют как растягивающие, так и сжимающие силы. Когда металлический стержень изгибается, одна сторона его растягивается и подвергается воздействию силы натяжения, а другая сторона сжимается.

Натяжение — тяговое усилие; например, сила в тросе, удерживающем груз.При растяжении материал обычно растягивается, возвращаясь к своей исходной длине, если сила не превышает предел упругости материала. При больших напряжениях материал не возвращается полностью в исходное состояние, а при больших усилиях материал разрушается.

Усталость — это рост трещин под напряжением. Это происходит, когда механическая часть подвергается повторяющейся или циклической нагрузке, например вибрации. Даже если максимальное напряжение никогда не превышает предел упругости, разрушение материала может произойти даже через короткое время.Во время усталости деформации не наблюдается, но небольшие локализованные трещины развиваются и распространяются по материалу до тех пор, пока оставшаяся площадь поперечного сечения не может выдержать максимальное напряжение циклической силы. Знание растягивающего напряжения, пределов упругости и сопротивления материалов ползучести и усталости имеет основополагающее значение в технике.

Ползучесть — это медленная остаточная деформация, возникающая в результате постоянной силы, действующей на материал. Материалы при высоких температурах обычно страдают от этой деформации.Постепенное ослабление болтов и деформация компонентов машин и двигателей — все это примеры ползучести. Во многих случаях медленная деформация прекращается, поскольку деформация устраняет силу, вызывающую ползучесть. Продолжительная ползучесть в конечном итоге приводит к разрыву материала.

Добавьте в свой активный словарный запас:

бар — брусок

полностью — повністю, цілком

компрессия — стиск

ползучесть — повзучість

площадь поперечного сечения — площа поперечногоперетину

циклическое напряжение — циклічне напруження

Уменьшение

— уменьшение

упругая деформация — пружна деформація

предел упругости — межпружинность

превышение — перевищувати

внешние силы — зовнішні сили

fatigue — стомленность металу

перелом — перелом, злам

ослабить — послаблювати

остаточная деформация — постійна деформація

Осталось

— залишений

сдвиг — цена

одновременно — одночасно

растянуть — розтягувати

техника — методи

напряжение — напруження

для размножения — поширюватися

гнуть — згинати

продлить — розшируватися, продовжуватися

для нужд — відвовідати вимогам

произойти — відбуватися

ответить — отзывы, реагувати

страдать — страждати

торсион — кручення

скручивание — закручення, згин

объем — об’єм, количество

разрыв — розрив

Общее понимание:

1.Какие внешние силы вызывают упругую деформацию материалов? Опишите те силы, которые изменяют форму и размер материалов.

2. Каковы результаты внешних сил?

3. Какие виды деформации представляют собой сочетание растяжения и сжатия?

4. Что является результатом напряжения? Что произойдет, если предел упругости материала будет превышен при растяжении?

5. Что мы называем усталостью? Когда это происходит? Каковы результаты переутомления?

6.Что мы называем ползучестью? Когда возникает такая остаточная деформация? Каковы результаты ползучести?

Задача 8 .1. Найдите в тексте следующее:

1. Відповідати вимогам сучасної технологии

2. використовую лабораторні методы

3. Новые возможности установки металлов

4. стиск, розтяг, згин, кручення, зріз

5. Повернуть почтовый состав и форму

6. зовнішня сила

7.постійна деформація

8. Уменьшение об’єму

9. розтягуючі и стискуючі сили

10. перевищувати межпружинного материала

11. повторюючі циклічні напруження

12. руйнування матеріала

13. розвиток и расширений других тріщин

14. опір материалов повзучения и стомлености

Задача 3.2. Переведите на английский следующие предложения :

1.Пружна деформація — это реакция всех материалов на зовнішні сили, такі, як розтяг, стиск, згин и зріз.

2. Стойкость и повзученность материала в результате зовнішніх сил.

3. Зовнішні сили визивають постійну деформацію и руйнування матеріала.

4. Розтягуючі и стискуючі сили працюють одночасно, коли ми згинаємо чи зкручуємо матеріал.

5. Создание материала вище межі його пружины дає постійну деформацію чи руйнування.

6.Коли деталь працює довгий час під циклічними напруженнями в ній з’являються невеликі тріщини, які ростуть из-за стомленості металу.

7. Повзученность — это повсеместная информация о детях после нападения.

БЛОК 8

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ

Плотность (удельный вес) — это количество массы в единице объема. Он измеряется в килограммах на кубический метр. Плотность воды составляет 1000 кг / м ³ , но большинство материалов имеют более высокую плотность и тонут в воде.Алюминиевые сплавы с типичной плотностью около 2800 кг / м ³ значительно менее плотны, чем стали, которые имеют типичную плотность около 7800 кг / м ³ . Плотность важна в любом применении, где материал не должен быть тяжелым.

Жесткость (жесткость) — это мера сопротивления деформации, такой как растяжение или изгиб. Модуль Юнга — это мера сопротивления простому растяжению или сжатию. Это отношение приложенной силы на единицу площади (напряжения) к относительной упругой деформации (деформации).Жесткость важна при создании жесткой конструкции.

Прочность — это сила на единицу площади (напряжение), которую материал может выдерживать без разрушения. Единицы такие же, как и для жесткости, МН / м ² , но в этом случае деформация необратима. Предел текучести — это напряжение, при котором материал сначала пластически деформируется. Для металла предел текучести может быть меньше, чем предел прочности на излом, то есть напряжение, при котором он разрушается.Многие материалы имеют более высокую прочность на сжатие, чем на растяжение.

Пластичность — это способность материала деформироваться без разрушения. Одним из главных преимуществ металлов является их способность принимать необходимую форму, например, детали кузова автомобиля. Материалы, которые не являются пластичными, являются хрупкими. Пластичные материалы могут поглощать энергию при деформации, а хрупкие — нет.

Вязкость — это сопротивление материала разрушению, когда в нем есть трещина.Для материала заданной прочности напряжение, при котором он разрушится, обратно пропорционально квадратному корню из размера самого большого имеющегося дефекта. Вязкость отличается от прочности: например, самые прочные стали отличаются от сталей с самым высоким пределом прочности. Хрупкие материалы имеют низкую вязкость: стекло можно разбить по выбранной линии, предварительно поцарапав его алмазом. Композиты могут иметь значительно большую ударную вязкость, чем материалы, из которых они состоят.Примером очень прочного композита является стекловолокно, которое очень гибкое и прочное.

Сопротивление ползучести — это сопротивление постепенному необратимому изменению формы, которое становится особенно важным при более высоких температурах. Успешные исследования были проведены в отношении материалов для деталей машин, которые работают при высоких температурах и высоких растягивающих усилиях без постепенного расширения, например деталей двигателей самолетов.

Словарь

умение — здатність

абсорб — поглинати

Количество

— количество

заявка — застосування

хрупкий — крихкий

кузов — кузов автомобиля

компонент — компонент

трещина —тріщина

Сопротивление ползучести — стійкість до повзучості

определение — визначенння

плотность — густина

пластичность —ковкость, еластичность

отказ — пошкодження

постепенное — поступовий

постоянный — постійний

жесткий — жорсткий

тонуть — тонути

квадратный корень — квадратний корінь

жесткость — жорсткость

Напряжение

— навантаження, напруження

крепость — міцність

стресс — тиск, напруження

предел прочности — количество на розрив

Прочность

— стійкість, міцність

предел текучести — міцність плиності

Модуль Юнга — модуль Юнга

Общее понимание:

1.Какая плотность материала?

2. Какие единицы плотности? Где нужна низкая плотность?

3. Какова плотность воды, алюминия и стали?

4. Мерой каких свойств является жесткость? Когда важна жесткость?

5. Что такое модуль Юнга?

6. В чем сила?

7. Что такое предел текучести? Почему прочность на излом всегда выше предела текучести?

8. Что такое пластичность? Приведите примеры пластичных материалов.Приведите примеры хрупких материалов.

9. Что такое стойкость?

10. Какие свойства стали необходимы для производства: а) пружин, б) деталей кузова, в) болтов и гаек, г) режущих инструментов?

11. Где чаще всего используется алюминий из-за его небольшого веса?

Задача 9.1. Найдите в тексте следующие слова и словосочетания:

1. количество маси в одиниці об’єму

2. кілограмма на кубічний метр

3.міра опору деформації

4. Відношенння прикладной сили на одиницю площі до частичной пружины деформації

5. жорстка конструкція

6. міцність на стиск

7. здатність матеріала деформуватися не руйнуючись

8. поглинати енергію шляхом деформації

9. обернено пропорции квадрату розміру дефекта

10. поступова зміна форми

11. підвищення температури

12. високі розтягуючі зусилля

Задача 3.4. Переведите на английский следующий текст:

1. Густина вимірюється в кілограмах на кубічний метр.

2. Большая часть материалов дает большую высокую густину, не вода и тонуть в воде.

3. Густина матеріала важлива, особливо в авіації.

4. Модуль Юнга — відношення прикладной сили до пружної деформації данного материала.

5. Чим більш жорсткий метал, тим менш він деформується под навантаженням.

6. Коли метал розтягую, він спочатку тече, тобто пластично деформується.

7. Свинець, мідь, алюміній и золото — самі ковкі металла.

8. Опір повзучості є дуже важливою властивістю матеріалів, які використовуються в авіаційних моторах.

БЛОК 9

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ

Температура плавления металла называется точкой плавления, металлы с более низкой температурой плавления обычно являются мягкими металлами, а металлы с высокой температурой плавления — твердыми.Температура кипения вещества зависит от окружающего давления. Термин «точка кипения» относится к температуре, при которой металл кипит при нормальном атмосферном давлении.

Электропроводность вещества — это электрическая проводимость единицы длины на единицу площади поперечного сечения. Электрическое сопротивление металлов или сплавов увеличивается за счет уменьшения размера кристаллов и, следовательно, увеличения количества границ кристаллов. Как правило, сопротивление всех металлов увеличивается с увеличением количества примесей.Удельное сопротивление металлов также в большинстве случаев увеличивается при повышении температуры.

Теплопроводность измеряется как теплопроводность единицы длины или толщины вещества на единицу площади поперечного сечения.

Магнетизм измеряется как магнитная сила, действующая на единицу объема вещества при стандартной намагничивающей силе. Железо, кобальт и никель — единственные металлы, обладающие значительным магнетизмом при комнатной температуре, и они становятся немагнитными при нагревании до определенной температуры.Сильные постоянные магниты изготавливаются в основном из стали одного из нескольких составов, но в последние годы был разработан ряд сплавов магнитов с гораздо большим магнетизмом, способных оказывать силы, во много раз превышающие их собственный вес.

Пористость, качество содержащих пор пор — отсутствие плотности. С другой стороны, плотность означает вес на единицу объема. Некоторые тяжелые металлы, такие как серый чугун, достаточно пористы, чтобы протекать под высоким гидравлическим давлением, тогда как некоторые легкие металлы, такие как алюминий, плотны и компактны.Большинство металлов расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении.

Большинство металлов серебристо-белого или серого цвета. Медь — единственный красный металл, а золото — единственный желтый, хотя ряд сплавов на основе меди также желтого цвета. Все твердые металлы имеют металлический блеск, хотя истинный цвет и блеск многих металлов часто не видны из-за покрытия из оксида, которое может быть белым, серым, красным, коричневым, голубоватым или черным.

.

ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СТАЛИ

Контрольная работа Вариант 1

1. Найдите и выпишите русские эквиваленты английских слов и словосочетаний:

1. Кол-во а. жесткая (жесткость)

2. сплав b. углерод

3. углерод с. растяжение

4. вещество d. поломка

5. Прочность (прочность) e. количество

6. твердость f.ковкость

7. пластичность g. разрыв

8. пластичность h. прочность

9. напряжение i. вязкость

10. сжатие j. сплав

11. разрыв k. твердый (твердость)

12. сжатие 1. сжатие

13. Торможение м. вещество

2. Переведите на русский язык встречающиеся в тексте интернациональные слова:

металл, промышленность, промышленный, абсолютно, лабораторный, сталь, эластичный, механический, результат, атомный, атомный, структурный, специальный, температурный.

3. Прочтите текст и выполните следующие за ним упражнения:

.

МЕТАЛЛЫ

1. Человечество веками использовало металлы в постепенно увеличивающихся количествах, но только теперь они используются в действительно больших количествах.

2. На сегодняшний день известно более семидесяти металлов, большинство из которых используется в промышленности.

3. Из всех металлов наиболее важным является железо. Абсолютно чистое железо никогда не получают, кроме как для лабораторных целей.Чугуны и стали, используемые сегодня, на самом деле представляют собой сплавы железа, углерода и других веществ. Они могут быть эластичными, жесткими, твердыми или сравнительно мягкими.

4. Механические свойства металлов являются результатом их атомной структуры. Они включают твердость, пластичность и пластичность, которые имеют особое значение в технике.

5. Пластичность — это способность металла постоянно деформироваться при растяжении без разрушения. Ковкость — это способность металла постоянно деформироваться при сжатии без разрушения.

6. Эти свойства похожи друг на друга, но не одинаковы. Большинство металлов усиливают эти свойства при более высоких температурах.

7. Прочность металла — это свойство сопротивления внешним нагрузкам и напряжениям.

8. Эти механические свойства имеют большое значение в промышленных целях, поскольку все детали и узлы из чугуна и стали должны отвечать современным требованиям.

Переведите на русский язык письменно абзацы 3,4,5 и 7.

5. Найдите соответствующие ответы на вопросы и напишите их в той базе, в которой заданы вопросы:

Вопросы

1. Какой металл самый важный?

2. Какие механические свойства металлов вам известны?

3. В чем сила?

4. Что такое пластичность?

5. Что такое пластичность?

Ответы

а.Способность металла постоянно деформироваться при растяжении без разрушения.

г. Железо.

г. Способность металла деформироваться сжатием без разрушения.

г. Свойство металла противостоять внешним нагрузкам.

e. Твердость, пластичность и пластичность.

6. Закончите предложения, выбрав соответствующий вариант окончания:

1. Самый важный металл, используемый сегодня, это…

а) углеродный; б) железо; в) какой-то другой металл.

2. Пластичность — это способность металла ….

3. Ковкость — это способность металла ….

4. Прочность металла — это свойство ….

а) постоянно деформироваться при растяжении без разрушения.

б) деформироваться без разрушения при сжатии.

в) выдерживать внешние нагрузки и напряжения.

Контрольная работа Вариант 2

1. Найдите и выпишите русские эквиваленты английских слов и словосочетаний:

1. Черные металлы а. проводимость

2. чугун б. углеродистая сталь

3. Содержание углерода с. износостойкость

4. легированная сталь d. прочность

5. Углеродистая сталь e. обрабатываемость (на станке)

6.сила f. жесткость

7. твердость g. железо

8. пластичность h. сплав

9. Обрабатываемость i. черные металлы

10. устойчивость к j. чугун

11. проводимость k. содержание углерода

12. железо 1. ковкость

13. Кремний м. легированная сталь

14. сплав n. кремний

15. антикоррозийный о. нержавеющий

2. Переведите на русский язык встречающиеся в тексте интернациональные слова:

металл, элемент, промышленность, сталь, материал, промышленный, электронный, магнитный, тип, химический, механический, ракетный, автомобильный.

3. Прочтите текст и выполните следующие за ним упражнения:

.

ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СТАЛЬ

1. Черные металлы состоят из железа в сочетании с углеродом, кремнием и другими элементами. Но углерод — самый важный элемент в черных сплавах.

2. Черные металлы используются в промышленности в двух формах: сталь и чугун, которые различаются по содержанию углерода.

3. Сплавы состоят из простого металла в сочетании с некоторыми другими элементами.Сталь — это черный металл с некоторым содержанием углерода. Есть два вида стали: углеродистая и легированная.

4. Углеродистая сталь должна содержать только железо и углерод без каких-либо других легирующих элементов.

5. Легированные стали — это такие стали, в которых помимо углерода присутствует легирующий элемент. Эти легирующие элементы влияют на свойства стали. Они повышают ее прочность и твердость, например, высокий процент хрома делает сталь устойчивой к ржавчине, и мы называем ее «нержавеющей сталью».

6. Прочность, пластичность и обрабатываемость — важнейшие промышленные и коммерческие свойства стали. Такие свойства, как износостойкость, электропроводность, магнитные свойства, важны при специальном использовании металлов.

7. По химическим и механическим свойствам стали могут применяться в различных отраслях промышленности, например, в машиностроении, ракетостроении, автомобилестроении и др.

Читайте также:

Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту

.