Механические свойства металлов и мето­ды определения некоторых из них

Механические свойства характеризуют спо­собность металлов и сплавов сопротивляться действию внешних сил — статических и динамических, растягива­ющих, сжимающих, изгибающих, скручивающих и сре­зающих, которые вызывают различные виды деформа­ции.

Основными механическими свойствами металлов являются прочность, твердость, ударная вязкость, уп­ругость, пластичность, хрупкость, выносливость, сопро­тивление кручению и др. Знание механических свойств металлов необходимо для выбора материала, обеспе­чивающего надежность и долговечность изделия, опре­деления оптимальной технологии изготовления изде­лия.

Прочностью называется способность металлов сопро­тивляться разрушающему воздействию внешних сил. В зависимости от направления действия сил различают прочность на растяжение, сжатие, изгиб и др. Предел прочности на растяжение, сжатие и изгиб характеризу­ется напряжением, соответствующим наибольшей ра­стягивающей и сжимающей силе, а также (наибольшему изгибающему моменту, которые выдерживает образец металла при разрушении. Предел текучести — свойство металла сопротивляться деформации. Чем выше проч­ность металла, тем меньше размеры изделия и расход металла на изделие.

Твердость характеризует свойство металла сопротив­ляться вдавливанию (проникновению) в него другого, более твердого тела. Металлы и сплавы, обладающие высокой твердостью, применяются для производства ре­жущего инструмента и различных деталей, подвержен­ных сильному износу.

Вязкость — свойство материала поглощать энергию внешних сил за счет пластической деформации. Удар­ная вязкость является важным механическим свойством металлов и сплавов и характеризует способность сопро­тивляться ударным динамическим нагрузкам.

Упругостью называется свойство металлов и сплавов восстанавливать свою форму и размеры после прекра­щения действия внешней силы. Упругость имеет важное значение для материалов, которые используются для изготовления пружин, рессор, мостовых ферм и других деталей и изделий.

Пластичность характеризует свойство металлов из­менять свою форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь. Пластичность выражается относи­тельным удлинением и сужением, определяемыми при растяжении стандартных образцов.

Хрупкость — это свойство металлов и сплавов разру­шаться под действием внешних сил без остаточных деформаций.

Выносливостью называется свойство металла сопро­тивляться действию переменных по величине и направ­лению многократных нагрузок. Материалы, обладаю­щие ‘большой выносливостью, применяются для изготовления коленчатых валов и шатунов двигателей, де­талей паровых машин, частей вибраторов и другого оборудования.

Кручение характеризует сопротивление металлов действию крутящего момента.

Для сравнительной оценки механических свойств различных металлов введены специальные качествен­ные характеристики, разработаны методы их испытаний, определены формы и размеры испытуемых образцов и другие параметры испытаний.

Показатели механи­ческих свойств условно подразделяются на две группы, характеризующие свойства металла как материала и свойства готового металлического изделия.

Технологические свойства определяют спо­собность металлов и сплавов подвергаться различным видам обработки. Знание технологических свойств ме­таллов необходимо при изучении влияния различных методов изготовления изделий на их свойства. Основ­ными технологическими свойствами являются ковкость, свариваемость, прокаливаемость, жидкотекучесть, обра­батываемость резанием и др.

Ковкость — способность металлов и сплавов подвер­гаться различным видам обработки давлением (прокат­ке, волочению, прессованию, ковке и штамповке) без разрушения. Ковкость характеризуется пластичностью и сопротивлением деформации.

Свариваемость — способность металлов и сплавов образовывать прочные сварные соединения, обладающие теми же свойствами, что и свариваемые металлы. Хоро­шо свариваются малоуглеродистые и низколегированные стали, удовлетворительно — среднеуглеродистые и сред­нелегированные стали. Низкая свариваемость высоколе­гированных сталей и чугунов вызывает необходимость применения специальных сварочных материалов, пред­варительного подогрева, термообработки и т. д., что по­вышает себестоимость процесса, снижает качество свар­ных соединений.

Прокаливаемость характеризуется способностью ме­талла или сплава закаливаться на определенную глуби­ну. При низкой прокаливаемости прочность материала по сечению неодинаковая, что приводит к снижению срока эксплуатации деталей, машин и механизмов.

Жидкотекучестью называется способность металлов и сплавов в расплавленном состоянии хорошо запол­нять полость литейной формы и точно воспроизводить очертания отливки. Высокая жидкотекучесть материа­ла обеспечивает получение высококачественных и плот­ных отливок, снижение в них газовых и усадочных ра­ковин и т. п.

Обрабатываемость резанием определяется способ­ностью металлов и сплавов поддаваться обработке ре­жущим инструментом. При хорошей обрабатываемости металла резанием режущий инструмент легко и быстро снимает припуск на обработку, полученная деталь имеет необходимую точность и чистоту поверхности, тогда жак при плохой обрабатываемости резанием сни­жается стойкость инструмента, повышаются энергети­ческие и трудовые затраты.

Дата добавления: 2015-06-27