Файл: Лекция Свойства и виды металлов и сплавов для изготовления.pdf

Лекция 2. Свойства и виды металлов и сплавов для изготовления
сварных конструкций
Цель: познакомиться со свойствами металлов и сплавов; методами их
определения; влиянием свойств металлов и сплавов на работу машин
Прежде, чем приступить к изготовлению какого-либо изделия, необходимо правильно подобрать материал. Этот выбор можно сделать, если знать его свойства. Каждый металл и сплав обладает определенными свойствами, которые делятся на следующие группы:
1. физические,
2. химические,
3. механические,
4. технологические.
Наибольший интерес с точки зрения технологии представляют механические и технологические свойства. Механические свойства определяют прочность детали и долговечность ее будущей работы, а также влияют на ее обработку. Технологические свойства определяют насколько легко обрабатывается тот или иной металл или сплав. Эти свойства мы с Вами и рассмотрим.
Механические свойства металлов и сплавов
Важными свойствами металлов и сплавов, которые влияют на их обработку являются механические свойства. К основным механическим свойствам металлов и сплавов относятся:
1.
прочность,
2.
твердость,
3.
упругость,
4.
пластичность,
Прочностью называют сопротивление металла или сплава изменять свою форму (деформироваться) или разрушаться под действием приложенных к нему сил. Эти силы могут вызывать сжатие, растяжение скручивание или изгиб металлов (рис.1).

а
б
в
Рис. 1. Виды деформаций металлов: а- растяжение, сжатие; б- кручение; в- изгиб.
Твердостью называют способность металла или сплава оказывать сопротивление прониканию в него другого более твердого тела. Существуют специальные методы, с помощью которых определяется твердость различных металлов и сплавов. С этими методами мы с Вами познакомимся в старших классах. Между прочностью и твердостью существует взаимосвязь – чем тверже металл, тем он прочнее
Упругостью называют способность металла или сплава изменять свою первоначальную форму под действием приложенной к нему силы и восстанавливать форму после того, как сила перестанет не него действовать
(рис. 2).
Рис. 2. Упругость образца
а- положение образца до начала и после окончания действия на него силы;
б- положение образца, при действии на него силы.
Пластичностью называют способность металла или сплава, не разрушаясь, изменять форму под действием нагрузки (силы) и сохранять эту форму после того как сила перестанет действовать. Это свойство используется при правке, гибке и ковке.

Технологические свойства металлов и сплавов.
К технологическим свойствам металлов и сплавов относятся:
1.
обрабатываемость резанием,
2.
ковкость,
3.
жидкотекучесть,
4.
свариваемость
Обрабатываемостью резанием называют способность металлов и сплавов поддаваться обработке режущим инструментом (пиление, точение, сверление, и т.д.).
Ковкостью называют способность металлов и сплавов принимать необходимую форму под действием внешних сил как в холодном, так и в нагретом состоянии (рис. 3).
Рис. 3. Ковка металла в нагретом состоянии
Жидкотекучестью называют способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии заполнять литейные формы.
Рис. 4. Получение литой заготовки.

Свариваемость – это свойство металлов образовывать соединение в пластическом или расплавленном состоянии.
При изготовлении большого количества изделий нам приходится иметь дело со сплавами. Именно сплавы часто имеют лучшие свойства, чем входящие в них составные части.
Все сплавы можно разделить на черные и цветные. Сталь – это сплав железа с углеродом, в котором количество углерода не больше 2%. Если в сплаве с железом, количество углерода от 2 до 6,67% – это чугун.
Сталь находит наибольшее применение при изготовлении деталей машин и различных конструкций (рис.5) и инструментов. В зависимости от свойств, стали делят на конструкционные и инструментальные. Из инструментальных сталей изготавливают инструменты, они имеют очень высокую твердость и прочность, из-за того, что в своем составе имеют вольфрам, хром марганец и другие металлы, которые называют легирующими.
Рис.5. Детали, изготовленные из конструкционных сталей
Чугун – это хрупкий сплав, из него делают детали, которые не будут подвергаться ударам. Чугун имеет хорошую жидкотекучесть, поэтому из него получают детали способом литья: основания (станины) станков, корпуса
(блоки) двигателей и другие изделия. В быту мы с Вами имеем дело с радиаторами отопления, которые также могут быть из чугуна (рис.6).

а
б
Рис.6. Чугун, (а) отливки из чугуна; (б) чугунные радиаторы отопления
Из цветных металлов. Наиболее распространенными являются алюминий и медь.
Алюминий – это легкий серебристый металл, мягкий и пластичный, поэтому хорошо обрабатывается. Еще одним его достоинством является о, что он хорошо сопротивляется коррозии. Алюминий и его сплавы применяют в авиации, электротехнике, при изготовлении бытовых изделий (рис.7).
Рис. 7. Изделия из алюминиевых сплавов
Медь – это металл красноватого цвета. Металл, который наиболее хорошо проводит электрический ток. Это пластичный металл, хорошо поддается обработке, и также, как и алюминий устойчив к коррозии. В основном применяется при изготовлении электротехнических изделий.
На основе меди получают следующие сплавы: бронза и латунь.
Бронза – это сплав меди с различными металлическими и неметаллическими элементами, за исключением цинка. Имеет высокую прочность, твердость, высокую коррозионную стойкость. Хорошо обрабатывается различными способами (резанием, ковкой, штамповкой).
Применяется для изготовления художественных изделий, деталей, используемых в водопроводных сетях (рис.8).

Латунь – сплав меди с цинком. Имеет высокую прочность пластичность и коррозионную стойкость. Из этого сплава изготавливают детали, используемые в электротехнике и работающие при высокой влажности
(рис.8).
Рис.8. Изделия из бронзы и латуни.
Основные понятия и определения: механические свойства; твердость; прочность; упругость; пластичность; технологические свойства; обрабатываемость резанием; ковкость; жидкотекучесть; свариваемость.
Контрольные вопросы
1. Для чего необходимо знать свойства конструкционных материалов?
2. Какие механические свойства Вы знаете?
3. Назовите технологические свойства металлов и сплавов
4. Что понимается под способностью материала выдерживать большие нагрузки без разрушения?
5. Что такое пластичность материала? При каких операциях учитывают это свойство?
6. Какие сплавы относятся к черным?
7. Какие сплавы относятся к цветным?
Литература
1. Овчинников В.В. Основы материаловедения для сварщиков: учебник
Москва: Издательский центр «Академия», 2019. Издание: 3-е изд. стер. — 272 стр.