- Рассматриваются основные термины и определения, связанные с механическими свойствами металлов и сплавов.
- Материал предоставляет информацию о том, как понять механические свойства металлов и сплавов.
- Статья поможет зрителям разобраться в терминах, используемых в металлургии и материаловедении, связанных с механическими свойствами материалов.
- Читатели смогут получить основные знания о механических свойствах металлов и сплавов, таких как прочность, твердость, упругость и т.д.
- Этот текст может быть полезным для студентов, инженеров и всех, кто интересуется металлами и их свойствами.
Далее о способности материалов сопротивляться действиям внешних сил и разберем основные механические свойства металлов и сплавов. Говоря о механических свойствах, мы все время будем упоминать деформацию. Давайте определим это понятие. Деформация — это изменение формы и размеров тела под действием внешних сил.
Деформация и виды деформации:
Виды деформации разделяют по характеру приложенной нагрузки. Выделяют деформацию растяжения, сжатия, сдвига, кручения и изгиба.
Твердость:
Твердость — это способность материала оказывать сопротивление при внедрении в его поверхность более твердого тела. В специальной литературе твердое тело принято называть индентором. Твердость металлов измеряется путем вдавливания в испытуемый образец твердого наконечника различной формы. Внешний вид твердого тела отсылает к общепринятым методам измерения твердости, таким как метод Бринелля, Роквелла и Виккерса. Во всех случаях происходит пластическая деформация материалов.
Измерение твердости:
Согласно методу Бринелля, шарик вдавливают в образец и измеряют диаметр отпечатка. Твердость по Бринеллю обозначается буквами HB. Параллельно вдавливают алмазный конус или стальной шарик, измеряют глубину проникновения. Измерительные шкалы вдавливания обозначены буквами A, B и C. Чаще всего используются A и C шкалы. Результат испытания по Виккерсу вычисляется путем вдавливания алмазного наконечника в форме правильной четырехгранной пирамиды. После этого измеряют диаметр оставшегося на поверхности отпечатка. Результаты обозначают в Па.
Прочность:
Прочность — это способность материала сопротивляться разрушающему воздействию внешних сил. К основным параметрам прочности относят предел пропорциональности, упругость, текучесть и предел прочности или временное сопротивление разрыву. Одновременно с ростом прочности материала зачастую повышается его хрупкость и чувствительность к концентраторам напряжений.
Упругость:
Упругость — это свойство материала демонстрировать способность восстанавливать свою форму и объем до исходных значений сразу после прекращения действия нагрузки. Простыми словами, принцип действия этого свойства можно объяснить на примере деревянного прутика при натяжении. Он меняет свое исходное состояние, приобретая изогнутую форму. Если прутик отпустить, он примет прежнюю форму. А если вдруг у вас выдался сложный день, и вы решите кинуть стенку, телефон или, скажем, резиновый шарик, то вы заметите, что оба предмета отталкиваются совершенно по-разному. Оба примера демонстрируют силу упругости.
Сила упругости и её роль
Сила упругости — это та сила, которая стремится вернуть тело в исходное состояние после деформации. Под вязкостью понимается способность материала поглощать механическую энергию внешних сил благодаря пластической деформации вплоть до разрушения.
Ударная вязкость и её виды Ударная вязкость отражает процесс, затрачиваемый на разрушение образца при динамическом нагружении изгибающей нагрузкой. Ударная вязкость бывает трех видов: КСУ, острый в с радиусом закругления U и трещина Т.
Хрупкость и её проявление
Хрупкость — это способность материала разрушаться под действием внешних сил практически без пластической деформации. Примером может служить стекло, которое при приложении силы разрушается на множество осколков, невозможных для восстановления.
Пластичность и её свойства
Пластичность — это свойство материала растягиваться и менять свою форму без разрушения. Показателем пластичности является относительное удлинение, определяемое по результатам испытания образцов материала на растяжение до их разрыва.
Механические свойства и их определение
Механические свойства материалов определяются при проведении испытаний в исследовательских и заводских лабораториях при статическом и динамическом нагружении. Результаты испытаний фиксируются в таблицах и нормативных документах.
Прочность, пластичность и упругость материала
Для определения прочности, пластичности и упругости материала проводят статические испытания на растяжение на цилиндрических или плоских образцах. Образец растягивается под действием приложенной силы до разрушения, и на основе полученных данных можно оценить эти механические свойства материала.
Диаграмма напряжения-деформации и её интерпретация
При анализе диаграммы напряжения-деформации ось X соответствует деформации материала, а ось Y показывает напряжение. На диаграмме можно выделить точки B и C, обозначающие соответственно предел упругости и предел текучести материала. Далее происходит увеличение прочности материала за счет деформационного упрочнения.
Влияние химического состава на свойства материалов
Свойства сплавов сильно зависят от их химического состава. Добавление примесей, таких как хром, никель, марганец, ванадий и другие, значительно улучшает свойства сплавов, повышая прочность и придавая им другие ценные качества.
Заключение
Механические свойства материалов играют важную роль в определении их технологичности при обработке. Характеристики материалов и их изменение отражаются в нормативных документах и таблицах с результатами испытаний.
