Ассоциация EAM
Ассоциация эффективного управления производственными активами

Свойства конструкционных материалов

материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович

Механические свойства определяются по результатам механических испытаний, при которых материалы подвергаются воздействию внешних (статических, динамических, циклических) сил, вызывающих напряжение и деформацию.

Напряжение – величина нагрузки, отнесённая к единице площади поперечного сечения испытуемого образца.

Деформация – изменение формы и размеров твёрдого тела под влиянием внешних сил. Различают деформации растяжения, сжатия, изгиба, кручения, среза.

Прочность – способность материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок. Оценивается пределом прочности и пределом текучести, а также пределом прочности материала, отнесённым к его плотности – удельной прочностью.

Предел прочности (временное сопротивление разрушению) – напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца (рисунок 1, точка Г).

Диаграмма растяжения

Рисунок 1 – Диаграмма растяжения

Предел текучести – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки (рисунок 1, точка В).

Упругость – способность материала восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия нагрузки. Оценивается пределом пропорциональности и пределом упругости.

Предел пропорциональности – напряжение, выше которого нарушается пропорциональность между прилагаемым напряжением и деформацией образца (рисунок 1, точка А).

Предел упругости – напряжение, соответствующее нагрузке, при которой остаточная деформация достигает 0,05% от расчётной длины образца (рисунок 1, точка Б).

Пластичность – способность материала не разрушаясь принимать форму и размеры под действием внешних сил. Характеризуется относительным удлинением и относительным сужением.

Относительное удлинение – отношение приращения длины образца после разрыва к его первоначальной длине, выраженное в процентах.

Относительное сужение – отношение разности начальной и минимальной площади поперечного сечения образца после разрыва к начальной площади поперечного сечения, выраженное в процентах.

Усталость – процесс постепенного накопления повреждений под действием повторно-переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению. Оценивается пределом выносливости.

Предел выносливости – максимальное напряжение, которое может выдержать материал без разрушения в течение заданного числа циклов нагружения.

Твёрдость – способность материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела. Твёрдость определяют следующими способами:

  1. Способ Бринелля (HB) – в поверхность образца вдавливают под постоянной нагрузкой стальной закалённый шарик. За меру твёрдости НВ принимают отношение нагрузки к площади поверхности отпечатка.
  2. Способ Роквелла (HR) – в образец вдавливают алмазный конус или стальной закалённый шарик. Значение твёрдости определяют по глубине отпечатка в условных единицах. Измерения осуществляются по одной из шкал:
    • HRA – алмазный конус, общая нагрузка 600 Н (при испытании очень твёрдых или тонких изделий);
    • HRB – стальной шарик, общая нагрузка 1000 Н;
    • HRC – алмазный конус, общая нагрузка 1500 Н (для материалов с высокой твёрдостью).
  3. Способ Виккерса (HV) – в образец вдавливают четырёхгранную алмазную пирамиду с нагрузкой от 50 до 1000 Н. Значение твёрдости HV определяют из таблицы по соответствующему значению среднего арифметического длины диагоналей отпечатка.

Ударная вязкость – способность материала сопротивляться динамическим нагрузкам. Определяется как отношение затраченной на излом образца работы к площади его поперечного сечения.

Хладоломкость – явление снижения ударной вязкости материалов при низких температурах.

Циклическая вязкость – способность материалов поглощать энергию при повторно-переменных нагрузках.

Технологические свойства характеризуют способность материалов подвергаться обработке в холодном и горячем состоянии.

Литейные свойства – способность материалов образовывать целостные бездефектные отливки:

  • жидкотекучесть – способность расплавленного материала заполнять полость литейной формы;
  • усадка – уменьшение объёма материала при переходе из жидкого состояния в твёрдое;
  • ликвация – неоднородность химического состава сплавов, возникающая при кристаллизации.

Ковкость – способность материала обрабатываться давлением без признаков разрушения.

Свариваемость – способность материалов образовывать неразъёмное соединение, свойства которого близки к свойствам основного материала.

Обрабатываемость резанием – способность материала подвергаться механической обработкой до получения чистой и гладкой поверхности.

Эксплуатационные свойства определяются по характеру работы материала в тех или иных условиях (хладностойкость, жаропрочность, антифрикционность и др.).

Износостойкость – свойство материала оказывать сопротивление постепенному изменению размеров и формы тела вследствие разрушения поверхностного слоя изделия при трении.

Физические свойства – цвет, плотность, температура плавления, теплопроводность, тепловое расширение, теплоёмкость, электропроводность и электросопротивление, магнитные свойства и пр.

Химические свойства характеризуют способность материалов сопротивляться вступлению в соединение с другими веществами (кислородом воздуха, растворами кислот, щелочей и др.).

Коррозия – химическое разрушение материалов под воздействием на их поверхность внешней агрессивной среды.

Жаростойкость (окалиностойкость) – стойкость к окислению при сильном нагреве.

Список литературы

  1. Сажин В.Б. Иллюстрации к началам курса “Основы материаловедения”. – М.: ТЕИС, 2005. – 156 с.
< Термическая обработка сталей Содержание Сравнение шкал измерения твёрдости >

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Аналогичные записи
  • Введение в материаловедение материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Материаловедение – научная дисциплина, изучающая взаимосвязь между составом, строением и свойствами материалов. Назначение материала определяется требованиями конструкции (конструкционные критерии – прочность, долговечность, коррозийные свойства и т.п.) и возможностью переработки в изделие (технологические критерии – коэффициент обрабатываемости резанием, сварки и обработки давлением и т.п.). Разновидности материалов: металлические материалы; неметаллические материалы (резина, [...]
  • Основные понятия теории сплавов материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сплав – макроскопически однородная смесь двух или большего числа химических элементов. Сплавы получают путём: плавления – процесса перехода материалов из твёрдого состояния в жидкое при повышенных температурах; спекания – процесса получения твёрдых и пористых материалов из мелких порошкообразных или пылевидных материалов при повышенных температурах; осаждения из газовой фазы – процесса [...]
  • Цветные сплавы материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Алюминиевые сплавы Алюминий (Al) – лёгкий металл серебристо-белого цвета. Плотность – 2,7 т/м3, температура плавления – 660 °С, временное сопротивление разрыву – 80 МПа, относительное удлинение – 45%, твёрдость – 20 НВ. Обладает высокой удельной прочностью (отношением предела прочности к плотности), пластичностью, хорошими тепло- и электропроводимостью, коррозионной стойкостью благодаря образованию [...]
  • Стали материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Сталь – сплав железа (не менее 45%) с углеродом (0,022-2,14%) и другими элементами. Обычно сталь имеет плотность 7,6-7,9 т/м3, временное сопротивление растяжению – 800-3000 МПа, относительное удлинение – 5-12%. Сталь является важнейшим конструкционным материалом для тяжёлой промышленности, строительства и прочих отраслей. Влияние углерода и постоянных примесей на свойства сталей Углерод [...]
  • Чугуны материал предоставил СИДОРОВ Александр Владимирович Чугун – сплав железа с углеродом с содержанием последнего более 2,14%. Углерод в чугуне может содержаться в виде цементита и графита. Чугуны содержат постоянные примеси (Si, Mn, S, P), а в некоторых случаях также легирующие элементы (Cr, Ni, V, Al и др.). Чугуны дешевле сталей, широко применяются в машиностроении, обладают [...]

Поддержите нас

Подписка

Рубрики