ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 95
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Лекция 2Механические свойства материаловМеханические 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 разрушающемувоздействию внешних сил.Твердость — это способность материала сопротивляться внедрению в негодругого, более твердого тела под действием нагрузки.Вязкостью называется свойство материала сопротивляться разрушению поддействием 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.Рис. 1 Статические испытания на растяжение:а – схема испытания; б – диаграмма растяженияПри 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. Σ — это отношение силы Р к площади поперечною сечения F, Мпа:Деформация характеризует изменение размеров образца под действием нагрузки, %:где: l — длина растянутого образца.Деформация может быть упругой (исчезающей после снятия нагрузки) и
пластической (остающейся после снятия нагрузки).Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образецтвердого наконечника различной формы.Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стальногозакаленного 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 закаленногостального 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 четырехграннойпирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HVопределяется отношением приложенной нафузки к площади поверхностиотпечатка.Ударная вязкость определяется работой А, затраченной на разрушениеобразца, отнесенной к площади его поперечного сечения F; Дж/м2:Испытания проводятся ударом специального маятникового копра. Дляиспытания применяется стандартный надрезанный образец, устанавливаемый на опорах копра. Маятник определенной массы наносит удар по сторонепротивоположной надрезу.Технология материалов и технологические свойстваТехнология материалов представляет собой совокупность современныхзнаний о способах производства материалов и средствах их переработки в целях изготовления изделий различного назначения. Металлы и сплавы производят путем выплавки при высоких температурах из различных металлических руд. Отрасль промышленности, занимающаяся производством металлов и сплавов, называется металлургией. Полимеры (пластмассы, резина, синтетические волокна) изготовляются чаще всего с помощью процессов органического синтеза. Исходным сырьем при этом служат нефть, газ, каменный уголь.
Готовые изделия и заготовки для дальнейшей обработки из металлов исплавов производятся путем литья или обработки давлением. Литейное производство занимается изготовлением изделий путем заливки расплавленного металла в специальную форму, внутренняя полость которой имеет конфигурацию изделия. Различают литье в песчаные формы (в землю) и специальные способы литья. Песчаные литейные формы изготовляются путем уплотнения формовочных смесей, основой которых является кварцевый песок. К специальным способам относится литье в кокиль, литье под давлением, центробежное литье, литье в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям. Кокиль — это специальная металлическая форма. При литье под давлением заливка металла в металлическую форму и его застывание происходит под избыточным давлением. При центробежном литье металл заливается во вращающуюся металлическую форму.Оболочковые формы состоят из мелкого песка со связующим. При литье повыплавляемым моделям керамическая форма изготовляется путем погружения модели из легкоплавкого материала (парафина, стеарина) в керамическую суспензию и последующей выплавки модели из формы. Сплавы, предназначенные для получения деталей литьем, называются литейными.Обработкой металлов давлением называют изменение формы заготовкипод воздействием внешних сил. К видам обработки металлов давлением относятся прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка. Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. При прессовании металл выдавливается из замкнутого объема через отверстие. Волочение заключается в протягивании заготовки через отверстие. Ковкой называется процесс свободного деформирования металла ударами молота или давлением пресса. Штамповкой получают детали с помощью специального инструмента — штампа, представляющего собой металлическую разъемную форму, внутри которой расположена полость, соответствующая конфигурации детали. Сплавы, предназначенные для получения деталей обработкой давлением, называют деформируемыми.Сравнительно новым направлением производства металлических деталейявляется порошковая металлургия, которая занимается производством деталей из металлических порошков путем прессования и спекания.
Изделия из пластмасс получают путем прессования, литья или выдавливания. Резиновые изделия получают обработкой между валами(каландрированием), выдавливанием, прессованием или литьем с последующей обработкой. Изделия из керамических материалов получают путем формования и обжига или прессования и спекания.Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений материалов путем установления межатомных связей междусвариваемыми частями при их нагреве или пластическом деформировании или совместном действии того и другого. Сваркой соединяют однородные иразнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическимиматериалами (керамикой, графитом, стеклом), а также пластмассы.Заключительной стадией изготовления изделий часто является обработкарезанием, заключающаяся в снятии с заготовки режущим инструментом слояматериала в виде стружки. В результате этого заготовка приобретает правильную форму, точные размеры, необходимое качество поверхности.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 (жидкотекучестью),величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью кобразованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии.Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различнымвидам обработки давлением без разрушения.Свариваемость определяется способностью материалов образовыватьпрочные сварные соединения.Обрабатываемость резанием определяется способностью материаловподдаваться обработке режущим инструментом.1.4 Физические, химические и эксплуатационные свойства материаловК физическим свойствам материалов относится плотность, температураплавления, электропроводность, теплопроводность, магнитные свойства,
коэффициент температурного расширения и др.Плотностью называется отношение массы однородного материала кединице его объема. Это свойство важно при использовании материалов вавиационной и ракетной технике, где создаваемые конструкции должны бытьлегкими и прочными.Температура плавления — это такая температура, при которой металлпереходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавленияметалла, тем легче протекают процессы его плавления, сварки и тем они дешевле.Электропроводностью называется способность материала хорошо и безпотерь на выделение тепла проводить электрический ток. Хорошейэлектропроводностью 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 отболее нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностьюхарактеризуются металлические материалы.Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничиватьсяобладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризуютспособность материала расширяться при нагревании. Это свойство важноучитывать 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 ихимическая стойкость и др.Жаростойкость характеризует способность металлического материаласопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.Жаропрочность характеризует способность материала сохранять
пластической (остающейся после снятия нагрузки).Относительное удлинение и относительное сужение характеризуют пластичность материала.Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образецтвердого наконечника различной формы.Метод Бринелля основан на вдавливании в поверхность металла стальногозакаленного 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 закаленногостального 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 четырехграннойпирамиды с углом при вершине 136°. Число твердости по Виккерсу HVопределяется отношением приложенной нафузки к площади поверхностиотпечатка.Ударная вязкость определяется работой А, затраченной на разрушениеобразца, отнесенной к площади его поперечного сечения F; Дж/м2:Испытания проводятся ударом специального маятникового копра. Дляиспытания применяется стандартный надрезанный образец, устанавливаемый на опорах копра. Маятник определенной массы наносит удар по сторонепротивоположной надрезу.Технология материалов и технологические свойстваТехнология материалов представляет собой совокупность современныхзнаний о способах производства материалов и средствах их переработки в целях изготовления изделий различного назначения. Металлы и сплавы производят путем выплавки при высоких температурах из различных металлических руд. Отрасль промышленности, занимающаяся производством металлов и сплавов, называется металлургией. Полимеры (пластмассы, резина, синтетические волокна) изготовляются чаще всего с помощью процессов органического синтеза. Исходным сырьем при этом служат нефть, газ, каменный уголь.
Готовые изделия и заготовки для дальнейшей обработки из металлов исплавов производятся путем литья или обработки давлением. Литейное производство занимается изготовлением изделий путем заливки расплавленного металла в специальную форму, внутренняя полость которой имеет конфигурацию изделия. Различают литье в песчаные формы (в землю) и специальные способы литья. Песчаные литейные формы изготовляются путем уплотнения формовочных смесей, основой которых является кварцевый песок. К специальным способам относится литье в кокиль, литье под давлением, центробежное литье, литье в оболочковые формы, литье по выплавляемым моделям. Кокиль — это специальная металлическая форма. При литье под давлением заливка металла в металлическую форму и его застывание происходит под избыточным давлением. При центробежном литье металл заливается во вращающуюся металлическую форму.Оболочковые формы состоят из мелкого песка со связующим. При литье повыплавляемым моделям керамическая форма изготовляется путем погружения модели из легкоплавкого материала (парафина, стеарина) в керамическую суспензию и последующей выплавки модели из формы. Сплавы, предназначенные для получения деталей литьем, называются литейными.Обработкой металлов давлением называют изменение формы заготовкипод воздействием внешних сил. К видам обработки металлов давлением относятся прокатка, прессование, волочение, ковка и штамповка. Прокатка заключается в обжатии заготовки между вращающимися валками. При прессовании металл выдавливается из замкнутого объема через отверстие. Волочение заключается в протягивании заготовки через отверстие. Ковкой называется процесс свободного деформирования металла ударами молота или давлением пресса. Штамповкой получают детали с помощью специального инструмента — штампа, представляющего собой металлическую разъемную форму, внутри которой расположена полость, соответствующая конфигурации детали. Сплавы, предназначенные для получения деталей обработкой давлением, называют деформируемыми.Сравнительно новым направлением производства металлических деталейявляется порошковая металлургия, которая занимается производством деталей из металлических порошков путем прессования и спекания.
Изделия из пластмасс получают путем прессования, литья или выдавливания. Резиновые изделия получают обработкой между валами(каландрированием), выдавливанием, прессованием или литьем с последующей обработкой. Изделия из керамических материалов получают путем формования и обжига или прессования и спекания.Сваркой называется технологический процесс получения неразъемных соединений материалов путем установления межатомных связей междусвариваемыми частями при их нагреве или пластическом деформировании или совместном действии того и другого. Сваркой соединяют однородные иразнородные металлы и их сплавы, металлы с некоторыми неметаллическимиматериалами (керамикой, графитом, стеклом), а также пластмассы.Заключительной стадией изготовления изделий часто является обработкарезанием, заключающаяся в снятии с заготовки режущим инструментом слояматериала в виде стружки. В результате этого заготовка приобретает правильную форму, точные размеры, необходимое качество поверхности.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 (жидкотекучестью),величиной уменьшения объема при затвердевании (усадкой), склонностью кобразованию трещин и пор, склонностью к поглощению газов в расплавленном состоянии.Ковкость — это способность металлов и сплавов подвергаться различнымвидам обработки давлением без разрушения.Свариваемость определяется способностью материалов образовыватьпрочные сварные соединения.Обрабатываемость резанием определяется способностью материаловподдаваться обработке режущим инструментом.1.4 Физические, химические и эксплуатационные свойства материаловК физическим свойствам материалов относится плотность, температураплавления, электропроводность, теплопроводность, магнитные свойства,
коэффициент температурного расширения и др.Плотностью называется отношение массы однородного материала кединице его объема. Это свойство важно при использовании материалов вавиационной и ракетной технике, где создаваемые конструкции должны бытьлегкими и прочными.Температура плавления — это такая температура, при которой металлпереходит из твердого состояния в жидкое. Чем ниже температура плавленияметалла, тем легче протекают процессы его плавления, сварки и тем они дешевле.Электропроводностью называется способность материала хорошо и безпотерь на выделение тепла проводить электрический ток. Хорошейэлектропроводностью 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 отболее нагретых частей тел к менее нагретым. Хорошей теплопроводностьюхарактеризуются металлические материалы.Магнитными свойствами т.е. способностью хорошо намагничиватьсяобладают только железо, никель, кобальт и их сплавы.Коэффициенты линейного и объемного расширения характеризуютспособность материала расширяться при нагревании. Это свойство важноучитывать 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 ихимическая стойкость и др.Жаростойкость характеризует способность металлического материаласопротивляться окислению в газовой среде при высокой температуре.Жаропрочность характеризует способность материала сохранять