Свойства металлов и сплавов.

Ø Физические

Ø Химические

Ø Механические

Ø Технологические

Ø Эксплуатационные.

К физическим свойствам относятся:

ü Магнитные свойства

ü Электро- и теплопроводность

ü Плотность (удельный вес)

ü Температура плавления

ü Коэффициенты линейного и объемного расширения.

Физические свойства сплавов обусловливаются их составом и структурой.

К химическим свойствам относятся:

ü Химическая активность

ü Способность к химическому взаимодействию с агрессивными средами

ü Антикоррозионные свойства.

Основными механическими свойствами являются:

ü Прочность

ü Пластичность

ü Твердость

ü Вязкость

Внешняя нагрузка вызывает в твердом теле напряжение и деформацию. Напряжение – величина нагрузки (силы), отнесенная к единице площади сечения, в МПа.

где Р – нагрузка, МН; F₀ – начальная площадь, м².

Напряжение, приложенное к материалу, всегда вызывает деформацию. Деформация – изменение формы и размеров тела под влиянием приложенных внешних сил. Деформация может быть упругая, исчезающая после снятия нагрузки и пластическая, остающаяся после снятия нагрузки. Упругая деформация при увеличении нагрузки переходит в пластическую; при дальнейшем повышении нагрузки происходит разрушение тела.

Рис.1 Диаграмма деформации металла при действие нагрузки

На участке (0 - Р_пц ) сохраняется пропорциональность между удлинением и нагрузкой. Выше точки Р_пц нарушается пропорциональность между напряжением и деформацией, напряжения вызывают не упругую, а пластическую деформацию. Далее наступает предел текучести Р_т, при достижении которого удлинение происходит при постоянной нагрузке. При достижении предела прочности Р_в происходит разрушение образца.

Прочность – это способность твердого тела сопротивляться деформации или разрушению под действием статических или динамических нагрузок. Прочность определяют с помощью специальных механических испытаний образцов, полученных из исследуемой детали или материала, из которого ее изготавливают.

Различают статическое и динамическое приложение нагрузок. Для определения прочности при статических нагрузках образцы испытывают на растяжение, сжатие, изгиб и кручение.

Для испытаний на растяжение берут образец квадратного или круглого сечения, прилагают к нему усилия и по полученным данным строят диаграмму растяжения, из которой определяют ОР_пц, Р_т и Р_в.

Кроме прочностных показателей, из этих же испытаний можно определить показатели пластичности:

Относительное удлинение показывает, на сколько процентов удлинился образец

относительное сужение показывает, на сколько процентов уменьшилась площадь поперечного сечения образца

Твердость – это способность материала сопротивляться внедрению в него другого тела. Существует три способа определения твердости:

§ По Бринеллю

§ По Роквеллу

§ По Виккерсу

При определении твердости по Бринеллю в образец вдавливается

стальной шарик диаметром 10мм под действием определенной нагрузки. после снятия нагрузки измеряется диаметр отпечатка и по отношению нагрузки Р, приложенной к шарику, к поверхности полученного отпечатка шарика определяют твердость:

[МПа]

Применяется для определения твердости достаточно мягких материалов.

Определение твердости по Роквеллу.

Существует 3 основных разновидности способа Роквелла:

- HRA. В испытуемый образец вдавливается алмазный конус под действием нагрузки Р=60кГ. Твердость определяется по черной шкале прибора. Здесь единицы условные, размерности нет. Этот способ применяется для определения твердости тонколистовых материалов, а также наплавленных слоёв.

- HRВ. В образец вдавливается стальной шарик диаметром 1,5мм под действием нагрузки Р=100кГ. Твердость определяется по красной шкале прибора. Применяется эта разновидность для контроля материалов, имеющих не очень высокую твердость.

- HRС. В образец вдавливается алмазный конус под действием нагрузки Р=150кГ. Твердость определяется по черной шкале прибора. Применяется для определения твердости твердых сталей и закаленных сплавов.

Определение твердости по Виккерсу. В образец вдавливается алмазная четырехгранная пирамида.

Твердость HV определяется по длине диагоналей отпечатка в [МПа]. Данный способ применяется для определения твердости тонколистовых материалов, а также наплавленных слоев.

Испытания на ударную вязкость проводят при динамических нагрузках. Для этого на образце 10´10мм делают надрез глубиной 2мм и в месте

надреза прилагают усилие Р в течение короткого промежутка времени. По шкале прибора определяют работу, затрачиваемую на разрушение образца А. Ударную вязкость находят как отношение работы А к площади образца в месте надреза F.

[МПа].

Технологические свойстваметаллов и сплавов – это свойства, которые проявляет металл при обработке (литье, обработка давлением, сварка, обработка резанием).

Литейные свойства – это свойства, которые проявляет металл при изготовлении фасонных отливок. К таким свойствам относятся:

§ Жидкотекучесть (способность сплава заполнять литейную форму);

§ Усадка (сокращение объема и размеров отливки при затвердевании);

§ Склонность к образованию трещин;

§ Склонность к поглощению газов;

§ Химическая ликвация (неоднородность химического состава твердого сплава по сечению слитка).

Ковкостью металла называется его способность деформироваться при наименьшем сопротивлении и принимать необходимую форму под влиянием внешней нагрузки без разрушения.

Свариваемостью называется способность металлов и сплавов образовывать неразъемные соединения с требуемыми свойствами.

Эксплуатационные или служебные свойства. К этим свойствам относятся хладостойкость, жаропрочность, антифрикционность, способность прирабатываться к другому материалу. Эти свойства определяют в зависимости от условий работы машины или конструкции специальными испытаниями.