Механічні властивості металів і сплавів
глава XIV
ДЕФОРМАЦІЇ І НАПРУГИ ПРИ ЗВАРЮВАННЯ
§ 72. Механічні властивості металів і сплавів
Метали на відміну від неметалів мають такі характерні ознаки: зовнішній блиск, гарну провідність теплоти і електричного струму, досить високу міцність, гарну гнучкість і зварюваність, кристалічну будову тіла, певну температуру плавлення і кристалізації.
Метали і сплави класифікують за кількістю, змістом і характером легуючих компонентів і за ступенем чистоти. Компонентом називають хімічний елемент, що входить до складу металу або сплаву. Компоненти поділяють на основні і легуючі. Основним називають компонент, який переважає в металі або сплаві, легирующим - компонент, що вводиться до складу сплаву для отримання необхідних властивостей.
За кількістю компонентів метали поділяють на прості метали і металеві сплави. Простим металом називають метал, який не містить в собі легуючих компонентів, металевим сплавом називають складне кристалічна речовина, в складі якого є кілька металів і металлоидов. Сплави бувають двох-, трьох- і більш компонентними.
За змістом легуючих компонентів сплави поділяють на низько-, середньо-і високолеговані. Низьколегованих називають сплав, який містить у своєму складі легуючих компонентів менше 2,5%, середньолегованих - 2,5-10%, високолегованих - більше 10%.
За ступенем чистоти метали і сплави ділять на метали зниженою, середньої, підвищеної, високої чистоти і особливо чисті.
Механічні властивості металів і сплавів. До механічних властивостей металів і сплавів відносяться: міцність, твердість, пружність, пластичність, ударна в'язкість, повзучість і втому.
Мал. 76. Види навантажень, що викликають зміну форми металу або Cплав
Міцність - це здатність металу або сплаву протистояти деформації і руйнування під дією прикладених навантажень - розтягують, стискають, вигинають, скручують і зрізують (рис. 76). Навантаження бувають зовнішніми (вага, тиск і ін.) І внутрішніми (зміна розмірів тіла від нагрівання і охолоджування, зміна структури металу і т. Д.), А також статичними, тобто. Е. Постійними за величиною і напрямком дії, або динамічними, т. е. змінними за величиною, напрямку і тривалості дії. Методи визначення міцності розглянуті окремо.
Твердістю називається здатність металу або сплаву чинити опір проникненню в нього іншого, більш твердого тіла. Застосовують наступні способи випробування твердості металів і сплавів вдавленням в поверхню зразка:
сталевого загартованого кульки діаметром 2,5; 5 або 10 мм - визначення твердості по Брінеллю;
сталевого загартованого кульки діаметром 1,588 мм або алмазного конуса з кутом 120 ° - визначення твердості по Роквеллу;
правильної чотиригранної алмазної піраміди - визначення твердості по Віккерсу.
Пружністю називається здатність металу або сплаву відновлювати первинну форму після припинення дії зовнішнього навантаження (рис. 77).
Мал. 77. Деформація, що характеризує пружність (після зняття навантаження зразок повертається у вихідне положення)
Пластичністю називається здатність металу або сплаву, не руйнуючись, змінювати форму під дією навантаження і зберігати цю форму після її зняття.
Ударною в'язкістю називається здатність металу або сплаву чинити опір дії ударних навантажень. Ударна в'язкість вимірюється в кгс • м / см 2 (Дж / м 2).
Повзучістю називається властивість металу або сплаву повільно і безперервно пластично деформуватися під дією постійного навантаження (особливо при підвищених температурах).
Втомою називається поступове руйнування металу або сплаву при великому числі повторно-змінних навантажень; властивість витримувати ці навантаження називається витривалістю.
Випробування зразків металів і сплавів на розтягнення. При випробуванні зразків на розтягнення визначають межу міцності (тимчасовий опір) # 963; в, межа плинності (фізичний) # 963; т. межа плинності умовний (технічний) # 963; 0,2. межа пропорційності # 963; ПЦ, справжнє опір розриву Sк і відносне подовження і звуження # 948 ;, # 966 ;.
Мал. 78. Діаграма розтягування (залежність подовження # 8710; l від навантаження Р)
Розглянемо показану на рис. 78 діаграму, на якій по вертикальній осі відкладена прикладена навантаження Р в кілограмах (чим вище точка по осі, тим більше навантаження), а по горизонтальній осі - абсолютне подовження # 8710; l зразка. Такі діаграми будують за результатами розтягування зразків на спеціальних випробувальних розривних машинах. Отримана крива дозволяє судити про міцність зразка на розтяг.
Початковий прямолінійний ділянку 0-РПЦ характеризує пружність зразка, пропорційність між подовженням матеріалу і навантаженням (РПЦ - навантаження при межі пропорційності).
Точка Р # 1523; т різкого перегину кривої визначає величину навантаження при верхній межі плинності. Ділянка Р # 1523; т -Рт (майданчик плинності), паралельний горизонтальній осі 0- # 8710; l, в межах якого зразок подовжується при постійній зовнішньої навантаженні.
Точка Рм зазначає найбільшу розтягувальну силу - навантаження при межі міцності, за якою розраховують межа міцності матеріалу зразка.
Точка Рк визначає величину сили, що розтягує в момент руйнування зразка.
Межа міцності при розтягуванні (тимчасовий опір) - це напруга, що відповідає найбільшому навантаженню, що передувала руйнуванню зразка: # 963; в = Pв / F0. де F0 - площа поперечного перерізу зразка перед випробуванням, мм 2 (м 2); Рм - найбільша сила, що розтягує, кгс (Н).
Межа плинності (фізичний) - це найменша напруга, при якому відбувається деформація випробуваного зразка без збільшення навантаження (навантаження не збільшується, а зразок подовжується): # 963; т = Pт / F0. де Рт - навантаження розтягування, що викликає подовження зразка на майданчику плинності, кгс (Н).
Межа плинності умовний (технічний) # 963; 0,2 - це напруга, при якому залишкова деформація зразка досягає 0,2%: # 963; 0,2 = Р # тисячі п'ятсот двадцять три; т / F0. де Рт - навантаження розтягування на початку майданчики плинності, кгс (Н).
межа пропорційності # 963; ПЦ - умовне напруження, при якому відступ від лінійної залежності між напруженнями і деформаціями досягає певного ступеня, яка встановлюється технічними умовами: # 963; ПЦ = РПЦ / F0. де РПЦ - навантаження в кінці майданчика пружності, кгс (Н).
Істинне опір розриву - це напруга в шийці розтягуваного зразка, яке визначається як відношення сили, що розтягує, що діє на зразок безпосередньо перед його розривом, до площі поперечного перерізу зразка в шийці: Sк = Pк / F, де Рк - навантаження в момент розриву зразка, кгс ( Н); F - справжнє перетин зразка в момент розриву, мм 2 (м 2).
Відносне подовження # 948; і відносне звуження - # 966; визначаються за формулами: # 948; = # 8710; l / l0 # 8729; 100%, # 966; = (F0 -F) / F # 8729; 100%, де # 8710; l = l1 -l0 - абсолютне подовження зразка при розриві; l1 - довжина зразка в момент розриву; l0 - початкова довжина зразка; F0 - початкова площа поперечного перерізу зразка; F - площа зразка після розриву.
Питання для самоперевірки
1. Які основні механічні властивості металів і сплавів?
2. Які характерні ділянки має діаграма розтягання?
3. Як визначається межа міцності і плинності?
Заробіть на своїх знаннях. Відповідайте на питання і отримуйте за це гроші!