Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Свойства металлов.
Механические свойства характеризуют способность материала сопроти-вляться внешним механическим воздействиям. К основным механическим свойствам относятся прочность, пластичность, твердость, ударная вязкость и др. Механические свойства определяют при испытаниях на одноосное растя-жение. Под деформацией понимают относительное приращение длины. В результате испытаний получают ряд характеристик — предел пропорциональнос-ти — наибольшее напряжение, соответствующее пропорциональному увеличе-нию деформации (закон Гука), предел упругости — величина напряжения, вы-зывающего остаточное удлинение, равное 0, 005% от начальной длины, предел текучести— наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличения нагрузки; предел прочности — максимальное нап-ряжение, которое образец выдерживает до разрушения. Полная деформация образца складывается из остаточной и уп-ругой деформации . Для определения этих деформаций необходимо на диаграмме растяжения из точки А провести прямую, параллельную прямо-линейному участку кривой, до пересечения с осью абсцисс. Для оценки плас-тичности используют характеристику, называемую относительным удлине-нием где - конечная длина образца, перед разрывом, мм; - начальная длина образца, мм. Нетрудно видеть, что стали, имеющие большую полную деформацию и, следовательно, большую пластичность, имеют меньшую прочность и пре-дел пропорциональности. Рис. 7.2. Диаграмма растяжения низкоуглеродистой стали. Величина напряжения, характеризуемая углом наклона прямой линии ди-аграммы к оси абсцисс, носит название модуль Юнга или модуль упругости. Модуль упругости является очень важной механической характеристикой, так как он определяет жесткость конструкции Е∙ I, где I — момент инерции сечения. Не-которые сплавы могут иметь достаточно высокие прочностные свойства, однако низкий модуль упругости не позволяет использовать их в качестве материала для несущих конструкций. К таким материалам относятся, например, алюминиевые сплавы. При выборе металла для изготовления конструкции отдают предпочтение скорее материалам более пластичным, нежели более прочным с меньшей пластич-ностью. Особенно это важно при нестатических нагрузках, что довольно часто имеет место в строительстве. В качестве концентраторов напряжений могут быть раз-личные изменения в сечении, дефекты на поверхности и внутри металла, сварные швы, зоны металла с различными механическими характеристиками и т.д. Твердость по Бринеллю. В этом случае в качестве индентора применяют стальные закаленные шарики различного диаметра, для которых выбирают различную нагрузку и время выдержки под нагрузкой. В качестве критерия оценки твердости используется диаметр отпечатка. Метод испытания по Бри-нелю применяется для оценки твердости пластичных материалов, не облада-ющих большой прочностью. Это связано с тем, что при испытании твердых металлов собственная деформация шарика существенно искажает результаты измерения. Определение твердости по Роквеллу. При этом виде испытаний в качест-ве индентора применяют алмазный конус с углом при вершине 120° для твер-дых металлов и для относительно мягких металлов — стальной закаленный ша-рик диаметром 1, 59 мм (1, 16"). Преимуществом способа Роквелла является бы-строта измерений. Применение алмазного конуса позволяет измерять твер-дость специальных сталей и других твердых материалов, тонких изделий или поверхностного закаленного слоя. Определение твердости по Виккерсу. В испытуемый материал вдавлива-ют индентор в виде алмазной четырехгранной пирамиды с углом при вершине 136° при нагрузке от 50 до 1200 Н. Критерием оценки является диагональ отпе-чатка. Преимущество метода Виккерса — возможность измерения твердости материалов как мягких, так и очень твердых, а также измерять твердость то-нких изделий, поверхностных слоев и т.д. Как следует из оценки каждого метода исследования, в основе ле-жит пластическая деформация под индентором. В настоящее время много-чи-ленными работами исследователей установлены корреляционные связи между твердостью и другими свойствами металла. Так, установлено, что твер-дость по Бринелю связана с прочностью простой зависимостью: R = 0, 34∙ НВ, где R — предел прочности метала, МПа; НВ — твердость по Бринелю, МПа. Используя специальные таблицы, можно перевести твердость по Рок-веллу и Виккерсу в твердость по Бринелю. Таким образом, в инженерной пра-ктике бывает достаточным измерить твердость любым наиболее доступным методом и через твердость определить другие механические свойства матери-ала. Более того, в настоящее время разработана и применяется широкая гамма переносных приборов-твердомеров, позволяющих определять твердость не на образцах, а на действующей конструкции и таким образом можно обеспечить оценку ее состояния и прогнозирование ее дальнейшей эксплуатации. Ударная вязкость характеризует способность материалов сопротивля-ться действию динамических, ударных нагрузок. В технике ударная вязкость определяется путем разрушения стандартных образцов прямоугольного сече-ния обычно с надрезом определенной формы и размерами для создания концентрации напряжений. Испытания производят на маятниковом копре.
|